Ushbu tadqiqot tartibli mezog‘ovakli kremniy SBA-15 ishlab chiqarishda g‘ovak shabloni sifatida ishlatiladigan Pluronic P123 kopolimerining termik parchalanishini tizimli ravishda o‘rganadi. Tadqiqotchilar sof P123 va sintezdan keyin SBA-15 kanallari ichida joylashgan P123 ni azot va sintetik havo atmosferalarida, turli namuna miqdorlarida hamda 5–35 °C daqiqa⁻¹ oralig‘idagi qizdirish tezliklarida termogravimetrik tahlil va differensial skanerlovchi kalorimetriya yordamida taqqosladilar.

Azot atmosferasida sof P123 taxminan 300–430 °C oralig‘ida, asosan bitta endotermik jarayon orqali parchalanadi. Namuna miqdori taxminan 0,6 mg dan 15 mg gacha oshirilganda cho‘qqi haroratida atigi taxminan 6 °C o‘zgarish kuzatilgan. P123 kalsinatsiya qilinmagan SBA-15 tuzilmasi ichida bo‘lganda namuna miqdorining ta’siri yana juda past bo‘lib qolgan; biroq asosiy parchalanish cho‘qqisining yuqori harorat tomonida aniq dum hosil bo‘lgan. Tadqiqotchilar asosiy jarayonni mezog‘ovaklardagi P123 bilan, yuqori haroratdagi dumni esa kremniy devorlaridagi mikrog‘ovaklar bilan kuchliroq o‘zaro ta’sirlashgan P123 qismi bilan bog‘ladilar.

Azot ostida qizdirish tezligi 5 dan 35 °C daqiqa⁻¹ gacha oshirilganda sof P123 ning DTG cho‘qqi harorati 360 dan 388 °C gacha, P123 saqlovchi kalsinatsiya qilinmagan SBA-15 ning cho‘qqi harorati esa 344 dan 380 °C gacha ko‘tarilgan. Bu natija tez qizdirishda namunaning ayni konversiya darajasiga yetishi uchun yuqoriroq qurilma harorati kerakligini ko‘rsatadi.

Havo atmosferasida xatti-harakat butunlay o‘zgargan. Sof P123 ning taxminan 0,4 mg lik eng kichik namunasi taxminan 203 °C da bitta kuchli oksidlanish jarayonini ko‘rsatgan. Namuna miqdori ortishi bilan taxminan 205–215 °C dagi sirt oksidlanishiga qo‘shimcha ravishda yuqoriroq haroratlarga siljiydigan keng ikkinchi jarayon paydo bo‘lgan. Tadqiqotchilar birinchi oksidlanish hosil qilgan uglerodli yoki zich qoldiq qatlam krujkaning ichki qismidagi P123 ga kislorod yetib borishini kechiktirishini taklif qiladilar.

P123 SBA-15 tuzilmasi ichida bo‘lganda havo atmosferasidagi namuna miqdori ta’sirining yo‘nalishi teskariga o‘zgargan. Eng past miqdorda asosiy jarayon taxminan 203 °C da kuzatilgan bo‘lsa, namuna kattalashgani sari parchalanish harorati taxminan 168 °C gacha pasaygan. Tadqiqotchilar bu natijani kremniyning ehtimoliy katalitik ta’siri, P123–kremniy interfeysiga kislorod tashilishi, reaksiyaning kuchli ekzotermik tabiati va mezog‘ovakli tuzilmaning mahalliy issiqlikni ushlab qolishi o‘rtasidagi birgalikdagi ta’sir bilan izohlaydilar.

Havo atmosferasida qizdirish tezligining sof P123 ga ta’siri taxminan 50 °C lik cho‘qqi siljishini hosil qilgan bo‘lsa, P123 saqlovchi SBA-15 da bu siljish taxminan 10 °C bilan cheklangan. Bu topilma SBA-15 ichidagi oksidlanish va ekzotermik o‘zaro ta’sirlar klassik qizdirish tezligi ta’siridan ustun bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.

P123 bilan SBA-15 o‘rtasidagi kontakt darajasi ham hal qiluvchi ekanligi aniqlangan. Sof P123 eng yuqori parchalanish haroratini ko‘rsatgan, quruq fizik aralashma o‘rta darajada qolgan; P123 etanolda eritilib SBA-15 bilan aralashtirilgan namuna va sintez davomida P123 bevosita kremniy kanallariga joylashtirilgan kalsinatsiya qilinmagan SBA-15 esa pastroq parchalanish haroratlarini ko‘rsatgan. Boshqacha aytganda, P123 bilan kremniy o‘rtasidagi kontakt qanchalik yaqinlashsa, havo ostidagi oksidlanish orqali olib tashlash shunchalik past haroratda boshlanadi.

Turkiya nuqtai nazaridan baholash: Topilmalar katalizator tashuvchilari, adsorbentlar, gaz sensorlari, ajratish materiallari, dori tashish tizimlari va ekologik tozalash materiallari uchun SBA-15 yoki shunga o‘xshash mezog‘ovakli kremniy ishlab chiqaradigan tadqiqot laboratoriyalarida jarayon xavfsizligi va energiyani optimallashtirish nuqtai nazaridan qo‘llanishi mumkin. Ayniqsa namuna yuklanishi, kislorod oqimi, qizdirish dasturi va pech ichidagi qatlam qalinligi birgalikda nazorat qilinishi kerakligini ko‘rsatadi.

Turkiyada laboratoriya miqyosidan pilot yoki sanoat miqyosiga o‘tishdan oldin turli pech geometriyalari, gaz sarfi va material qatlam balandliklarida harorat profillari o‘lchanishi; chiqish gazlari tahlil qilinishi; qoldiq uglerod miqdori, g‘ovak ochiqligi va yakuniy sirt maydoni tasdiqlanishi kerak. Mavjud tadqiqot muayyan tijoriy pech uchun bevosita optimal kalsinatsiya harorati yoki energiya tejash nisbatini bermaydi.

SBA-15 nima va nega P123 ishlatiladi?

SBA-15 tartibli va taxminan olti burchakli shaklda joylashgan silindrsimon kanallarga ega mezog‘ovakli kremniy materialidir. Mezog‘ovaklar diametri taxminan 2–50 nm oralig‘ida bo‘lgan g‘ovaklardir. Yuqori sirt maydoni va sozlanadigan kanal tuzilmasi tufayli SBA-15;

• geterogen kataliz,
• gaz va suyuqlik adsorbsiyasi,
• molekulyar ajratish,
• dori tashish tizimlari,
• gaz sensorlari,
• ekologik ifloslantiruvchilarni olib tashlash

kabi sohalarda ishlatiladi.

SBA-15 ning tartibli kanallari to‘g‘ridan-to‘g‘ri bo‘shliq sifatida sintez qilinmaydi. Sintez eritmasidagi sirt-faol yoki amfifil molekulalar avval o‘z-o‘zidan tartiblanib vaqtinchalik organik shablon hosil qiladi. Kremniy prekursor shu shablon atrofida kondensatsiyalanadi. Organik shablon keyinchalik chiqarib tashlanganda u egallagan joylar g‘ovakka aylanadi.

Ushbu tadqiqotda ishlatilgan Pluronic P123:

\[ \mathrm{EO}_{20}\mathrm{PO}_{70}\mathrm{EO}_{20} \]

tarkibiga ega bo‘lgan poli(etilen oksid)-poli(propilen oksid)-poli(etilen oksid) shaklidagi triblok kopolimerdir. Gidrofil EO bloklari va ko‘proq gidrofob PO bloki kislotali suvli muhitda tartibli mitsella va mezofazalarning hosil bo‘lishini ta’minlaydi.

P123 nega sintezdan keyin olib tashlanishi kerak?

Sintez tugaganda P123 hali ham SBA-15 kanallarida bo‘ladi. Shablon chiqarib tashlanmasa:

• g‘ovaklar organik polimer bilan yopiq qoladi,
• kirish mumkin bo‘lgan sirt maydoni kamayadi,
• adsorbsiya va kataliz uchun zarur ichki sirt ishlatilmaydi,
• g‘ovak diametri va hajmi haqiqiy qiymatidan past o‘lchanadi,
• sirt funksionallashtirish jarayonlari cheklanadi.

P123 erituvchi bilan ekstraksiya, ozon bilan oksidlanish, superkritik suyuqlik, mikroto‘lqin yordamidagi jarayonlar yoki kimyoviy bog‘ uzish usullari bilan olib tashlanishi mumkin. Shunga qaramay, eng keng tarqalgan usul materialni havo ichida taxminan 500–550 °C da bir necha soat kalsinatsiya qilishdir.

Tadqiqotda qaysi bilim bo‘shlig‘i nishonga olingan?

Oldingi tadqiqotlarda P123 ning parchalanish harorati uchun bir-biridan ancha farq qiladigan qiymatlar xabar qilingan. Sof P123, kremniy geliga singdirilgan P123 va sintez qilingan SBA-15 ichidagi P123 uchun taxminan 140 °C dan 400 °C dan yuqorigacha o‘zgaruvchi DTG cho‘qqi haroratlari mavjud.

Bu farqlarning ehtimoliy sabablari:

• havo yoki azot atmosferasidan foydalanish,
• qizdirish tezliklarining farqlanishi,
• namuna miqdorining ko‘rsatilmasligi,
• krujkadagi namuna qalinligining o‘zgarishi,
• P123 bilan kremniy o‘rtasidagi kontakt darajasi,
• P123 ning mezog‘ovak yoki mikrog‘ovaklarda joylashishi,
• ishlatilgan kremniy prekursor va sintez sharoitlarining o‘zgarishi.

Tadqiqotchilar adabiyotdagi ko‘p tajribalar faqat bitta sharoitda bajarilgani sabab natijalarni bevosita taqqoslab bo‘lmasligini aytadilar. Tadqiqotning yangiligi ushbu o‘zgaruvchilarni bir xil eksperimental tizimda tizimli ravishda o‘zgartirishidir.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Asosiy savol quyidagicha umumlashtirilishi mumkin:

P123 ning parchalanish va oksidlanish harorati atmosfera, namuna miqdori, qizdirish tezligi va SBA-15 bilan kontakt darajasi o‘zgarganda qanday o‘zgaradi?

Shu savolga bog‘liq ravishda tadqiqotchilar quyidagi kichik savollarni tekshirgan:

• Sof P123 ning azot ostidagi parchalanishi namuna miqdoriga bog‘liqmi?
• SBA-15 kanallari P123 ning azot ostidagi parchalanishini o‘zgartiradimi?
• Kislorod mavjudligida namuna miqdori nega sof P123 va P123 saqlovchi SBA-15 ga teskari yo‘nalishda ta’sir qiladi?
• Qizdirish tezligi tufayli yuzaga kelgan cho‘qqi siljishi kremniy mavjudligida kamayadimi?
• P123 bilan kremniy o‘rtasidagi yaqin kontakt oksidlanishni qaysi yo‘nalishda o‘zgartiradi?

SBA-15 qanday sintez qilingan?

Sintezda 4 g Pluronic P123, 30 cm³ suvda eritilgan va 120 g, 2 M HCl eritmasiga qo‘shilgan. Aralashma bir soat aralashtirilgandan so‘ng 8,5 g tetraetil ortosilikat qo‘shilgan.

Sintez dasturi quyidagicha:

1. P123, suv va kislota eritmasini tayyorlash,
2. TEOS qo‘shilgandan keyin 38 °C da 24 soat aralashtirish,
3. aralashmani 80 °C da 24 soat aralashtirmasdan aging qilish,
4. oq qattiq moddani filtrlash,
5. distillangan suv bilan uch yoki to‘rt marta yuvish,
6. 80 °C da 24 soat havoda quritish.

Ushbu bosqichda olingan material kalsinatsiya qilinmagan SBA-15 yoki tadqiqotdagi qisqartmasi bilan USBA hisoblanadi. P123 hali ham materialning g‘ovak tuzilmasida joylashgan va USBA massasining taxminan %50 qismini tashkil qiladi deb qabul qilingan.

Karakterizatsiya uchun ishlatilgan SBA-15 namunalari taxminan 5 °C daqiqa⁻¹ tezlikda 550 °C gacha qizdirilib, shu haroratda besh soat ushlab turilgan va taxminan 15 soat davomida sovutilgan.

P123–SBA-15 kontakt darajasi qanday o‘zgartirilgan?

Kontakt ta’sirini ajratish uchun uch xil tartib ko‘rib chiqilgan:

1. Fizik aralashma: Sof P123 bilan oldindan kalsinatsiya qilingan SBA-15 taxminan 50/50 nisbatda quruq holda aralashtirilgan.
2. Eritmadan tayyorlangan aralashma: P123 etanolda eritilgan, kalsinatsiya qilingan SBA-15 qo‘shilgan, aralashtirilgan va erituvchi xona haroratida olib tashlangan.
3. Kalsinatsiya qilinmagan SBA-15: P123 sintez davomida bevosita kremniy mezotuzilmasining shakllanishida qatnashgan va kanallar hamda kremniy devorlariga juda yaqin joylashgan.

Fizik aralashma eng past, eritmadan tayyorlangan aralashma yuqoriroq, USBA esa eng zich va strukturaviy kontakt darajasini ifodalaydi.

Qaysi tahlil qurilmalari ishlatilgan?

Termal tahlillar Mettler Toledo TGA/DSC 1 STAR qurilmasida bajarilgan. Azot va sintetik havo uchun gaz sarfi 80 cm³ daqiqa⁻¹ qilib belgilangan.

Har bir termal tajriba uch bosqichdan iborat:

1. 25 °C da besh daqiqa izotermik kutish,
2. 25–850 °C oralig‘ida 5, 10, 20 yoki 35 °C daqiqa⁻¹ tezlikda dinamik qizdirish,
3. 850 °C da 20 daqiqa izotermik kutish.

G‘ovak tahlili iQ2 gaz adsorbsiya qurilmasida bajarilgan; namuna o‘lchovdan oldin 250 °C da to‘rt soat yuqori vakuum ostida degazatsiya qilingan. Morfologiya 20 kV elektron energiyasida ishlaydigan Hitachi S3000N skanerlovchi elektron mikroskopda ko‘rib chiqilgan. Tartibli g‘ovak tuzilmasi past burchakli rentgen difraksiyasi bilan baholangan.

Termogravimetrik egri chiziqlar nega normallashtirilgan?

Sof P123 va USBA namunalarining namlik, kul va yakuniy qoldiq miqdorlari bir xil emas. Tadqiqotchilar bu farqlar egri chiziqlarni taqqoslashni buzmasligi uchun 150 °C dan yuqoridagi massani quyidagi ifoda bilan normallashtirgan:

\[ m_{\mathrm{norm}}(T)= \frac{w_T-w_{\mathrm{final}}} {w_{150}-w_{\mathrm{final}}} \]

Bu yerda:

• \(w_T\), 150 °C dan yuqori istalgan haroratda o‘lchangan massani,
• \(w_{\mathrm{final}}\), tajriba oxiridagi qoldiq massasini,
• \(w_{150}\), 150 °C dagi massani

ko‘rsatadi.

Ushbu normallashtirish parchalanadigan organik qismning boshlang‘ich va yakuniy nuqtalarini umumiy shkalaga olib keladi. Ammo normallashtirilgan DTG egri chiziqlaridagi cho‘qqi maydonlari bevosita mutlaq parchalanadigan massa miqdori sifatida talqin qilinmasligi kerak. Har bir normallashtirilgan egri chiziqning umumiy maydoni taxminan bir xil bo‘lgani sabab cho‘qqi balandligi jarayonning qanchalik tez va qaysi harorat oralig‘ida sodir bo‘lganini ko‘rsatadi.

Sintez qilingan SBA-15 ning g‘ovak tuzilmasi qanday?

Faylning 18. sahifasidagi 1-rasmda azot adsorbsiya-desorbsiya izotermasi berilgan. Egri chiziq IV tip xatti-harakat va H1 tip gisterezis halqasini ko‘rsatadi. Bu shakl tartibli va asosan silindrsimon mezog‘ovaklarga ega SBA-15 tuzilmasiga mos keladi.

Adsorbsiyalangan azot hajmi nisbiy bosim \(P/P_0\) taxminan 0,6 dan oshganda tez ortadi. Adsorbsiya va desorbsiya tarmoqlari o‘rtasidagi gisterezis g‘ovaklarning to‘lish va bo‘shash yo‘llari bir xil emasligidan kelib chiqadi.

Bu qiymatlar yuqori sirt maydoniga ega mezog‘ovakli kremniy tuzilmasi muvaffaqiyatli sintez qilinganini qo‘llab-quvvatlaydi.

SEM tasvirlari nimani ko‘rsatadi?

Faylning 19. sahifasidagi 2-rasmda ikki xil kattalashtirishdagi SEM tasvirlari mavjud. Past kattalashtirishda material uzun, tolaga yoki dasta ko‘rinishidagi zarrachalardan tashkil topgani ko‘rinadi. Yuqori kattalashtirishda bu zarrachalar yanada mayda kremniy birliklarining birikishidan hosil bo‘lgan g‘adir-budur sirtga ega ekani ko‘rinadi.

SEM tasviri 6 nm g‘ovak diametrini bevosita yechib ko‘rsatmaydi. Tasvirning asosiy hissasi sintez qilingan SBA-15 ning tolali makromorfologiyasini namoyish qilishdir. Mezog‘ovak o‘lchami azot adsorbsiyasidan, g‘ovak tartibi esa past burchakli XRD dan chiqarilgan.

Past burchakli XRD natijasi nimani anglatadi?

Faylning 20. sahifasidagi 3-rasmda taxminan 0,5–2° 2θ hududida uchta difraksiya xususiyati ko‘rinadi. Ular mos ravishda (100), (110) va (200) tekisliklari bilan bog‘langan.

Ushbu uchta akslanishning birgalikda ko‘rinishi ikki o‘lchamli olti burchakli g‘ovak tartibi saqlanganini ko‘rsatadi. XRD natijasi kremniy atom miqyosida kristall degani emas; SBA-15 odatda amorf kremniy devorlariga, ammo tartibli mezoskopik kanal joylashuviga ega.

Sof P123 azot ostida qanday parchalanadi?

Faylning 21. sahifasidagi 4-rasm taxminan 0,6–15 mg oralig‘idagi sof P123 namunalarining 35 °C daqiqa⁻¹ qizdirish tezligidagi DTG egri chiziqlarini ko‘rsatadi. Egri chiziqlar taxminan 300–430 °C oralig‘ida bitta dominant cho‘qqini hosil qiladi.

Namuna miqdori oshgani sari:

• cho‘qqining umumiy shakli katta darajada saqlangan,
• cho‘qqi harorati atigi taxminan 6 °C ko‘tarilgan,
• alohida ikkinchi parchalanish mexanizmi aniq shakllanmagan.

Azot muhitida kislorod bo‘lmagani uchun sirt oksidlanishi yoki kislorod diffuziyasiga bog‘liq qatlamli yonish sodir bo‘lmaydi. Shu sababli namuna miqdorining ta’siri havo atmosferasiga nisbatan ancha kichik.

Sof P123 ning azot ostidagi DSC egri chiziqlari nimani ko‘rsatadi?

Faylning 22. sahifasidagi 5-rasmda taxminan 400 °C atrofida pastga yo‘nalgan DSC cho‘qqilari ko‘rinadi. Tadqiqotda ishlatilgan belgi tartibiga ko‘ra bu cho‘qqilar endotermik jarayonni ifodalaydi.

Namuna miqdori ortishi bilan:

• issiqlik oqimi cho‘qqisining kattaligi oshgan,
• cho‘qqi maydoni bilan P123 massasi o‘rtasida taxminan chiziqli munosabat hosil bo‘lgan,
• DSC va DTG cho‘qqi haroratlari bir-biriga mos kelgan.

Bu natija azot ostidagi asosiy massa yo‘qolishi energiya talab qiladigan termik zanjir uzilishi va uchuvchan mahsulot hosil bo‘lishi bilan bog‘liq ekanini qo‘llab-quvvatlaydi. Biroq uchuvchan mahsulotlarning kimligi tahlil qilinmagan.

P123 SBA-15 ichida azot ostida qanday harakat qiladi?

Faylning 23. sahifasidagi 6-rasmda kalsinatsiya qilinmagan SBA-15 ning azot ostidagi DTG egri chiziqlari mavjud. Turli namuna miqdorlariga tegishli asosiy cho‘qqilar deyarli ustma-ust tushadi. Bu holat namuna miqdorining P123 ning SBA-15 ichidagi parchalanish haroratiga juda kam ta’sir qilishini ko‘rsatadi.

Biroq sof P123 dan farqli ravishda cho‘qqining yuqori harorat tomonida uzun dum mavjud. Tadqiqotchilar ikki qismli xatti-harakatni quyidagicha talqin qiladilar:

• Asosiy cho‘qqi: SBA-15 ning kattaroq mezog‘ovaklari ichida joylashgan va nisbatan oson kirish mumkin bo‘lgan P123 qismi.
• Yuqori harorat dumi: Kremniy devorlaridagi mikrog‘ovaklarga kirgan yoki silanol guruhlari bilan kuchliroq o‘zaro ta’sirlashgan P123 zanjirlari.

Asosiy parchalanish harorati sof P123 dan biroz past bo‘lsa-da, jarayon kengroq harorat oralig‘iga yoyiladi. Bu holat “pastroq asosiy cho‘qqi harorati” bilan “shablonni to‘liq olib tashlash” bir xil tushuncha emasligini ko‘rsatadi. Asosiy massa erta parchalanishni boshlashi mumkin, ammo kremniy devorlariga bog‘langan qoldiqlar yuqoriroq harorat talab qilishi mumkin.

USBA ning azot ostidagi DSC xatti-harakati

Faylning 24. sahifasidagi 7-rasmda USBA namunalarining endotermik DSC xatti-harakati ko‘rinadi. O‘xshash P123 miqdorini o‘z ichiga olgan sof kopolimer namunalari bilan taqqoslanganda:

• issiqlik oqimi pastroq,
• cho‘qqi kengroq harorat oralig‘iga yoyilgan,
• cho‘qqi maydoni bilan taxminiy P123 massasi o‘rtasida yana taxminan chiziqli munosabat mavjud.

Pastroq ko‘rinadigan issiqlik oqimi P123 ning kremniy tuzilmasi ichida tarqalishi va turli g‘ovak muhitlarida bosqichma-bosqich parchalanishi bilan bog‘langan. Tadqiqotda massa birligiga nisbatan miqdoriy parchalanish entalpiyalari berilmagan.

Azot ostida qizdirish tezligining ta’siri

Faylning 25. sahifasidagi 8-rasm sof P123 va USBA ni 5 va 35 °C daqiqa⁻¹ tezliklarida taqqoslaydi.

Qizdirish tezligi oshganda ham qurilma, ham namuna harorati tez ko‘tariladi. Reaksiya rivojlanishi uchun mavjud vaqt qisqargani sabab ayni konversiya darajasi yuqoriroq o‘lchangan haroratda sodir bo‘ladi. Bu termik kechikish ta’siri termal tahlillarda tez-tez uchraydi.

Azot ostida sof P123 va USBA uchun siljish kattaliklarining bir-biriga yaqin bo‘lishi oksidlanish katalizi yoki ekzotermik o‘z-o‘zini qizdirish bo‘lmagan sharoitda qizdirish tezligi ikkala materialga ham o‘xshash ta’sir qilishini ko‘rsatadi.

Sof P123 havo ostida nega namuna miqdoriga kuchli bog‘liq?

Faylning 26. sahifasidagi 9-rasmda sof P123 ning havo atmosferasidagi DTG egri chiziqlari mavjud. Taxminan 0,4 mg lik eng kichik namuna taxminan 203 °C da bitta o‘tkir jarayonni ko‘rsatadi. Bu miqdorda namunaning katta qismi kislorod bilan bevosita kontaktda bo‘lishi mumkin.

Namuna taxminan 3–15 mg oralig‘iga oshirilganda ikki hudud hosil bo‘ladi:

1. Taxminan 205–215 °C da boshlanadigan sirt oksidlanishi,
2. namuna miqdori oshgani sari yuqoriroq haroratga siljiydigan keng ikkinchi parchalanish hududi.

Tadqiqotchilar izohiga ko‘ra birinchi oksidlanish krujkaning yuqori yoki tashqi yuzasidagi P123 qismida sodir bo‘ladi. Ushbu reaksiya hosil qilgan qoldiq qatlam chuqurroqdagi polimerga kislorod yetib borishini qiyinlashtiradi. Namuna qalinligi ortgani sari kislorodning ichki qismga yetishi uzoqroq vaqt oladi va ikkinchi jarayon yuqoriroq haroratga siljiydi.

Bu yerda faqat umumiy massa emas, namunaning:

• krujkadagi qatlam balandligi,
• kislorod bilan kontaktdagi sirt/massa nisbati,
• gaz diffuziya masofasi,
• mahalliy issiqlikni to‘plash qobiliyati

ham birgalikda o‘zgaradi.

Sof P123 ning havo ostidagi DSC egri chiziqlari

Faylning 27. sahifasidagi 10-rasm havo ostidagi jarayon faqat bitta oksidlanish cho‘qqisidan iborat emasligini ko‘rsatadi.

Taxminan 200 °C da barcha namunalarda ekzotermik cho‘qqi mavjud. Tadqiqotchilar cho‘qqining o‘xshash kattalikda bo‘lishini krujkada havo bilan bevosita kontaktdagi sirt miqdori o‘xshashligi bilan izohlaydilar.

Kattaroq namunalarda:

• birinchi ekzotermik jarayondan keyin endotermik hudud,
• yuqoriroq haroratda ikkinchi ekzotermik jarayon

ko‘rinadi. Endotermik hududning namuna miqdori bilan kattalashishi ichki qismdagi P123 kislorodga yetib bormasdan termik parchalanishga uchrashi ehtimoli bilan bog‘langan.

Qalin yoki o‘tkazmaydigan oraliq qatlam mavjudligi haqidagi izoh termal egri chiziqlar bilan mos keladi. Biroq tadqiqotda bu qatlam tajribadan so‘ng SEM, Raman, FTIR yoki element tahlili bilan ko‘rib chiqilmagan.

P123 saqlovchi SBA-15 havo ostida qanday harakat qiladi?

Faylning 28. sahifasidagi 11-rasmda USBA namunalarining havo ostidagi DTG egri chiziqlari ko‘rsatilgan. Sof P123 da namuna kattalashgani sari ikkinchi jarayon yuqori haroratga siljiganiga qarama-qarshi ravishda, USBA da asosiy parchalanish harorati namuna kattalashgani sari pasayadi.

Tadqiqotchilar bu teskari yo‘nalishdagi xatti-harakatni to‘rtta ta’sirning birikishi bilan izohlaydilar:

• SBA-15 sirtining P123 oksidlanishini osonlashtiruvchi ehtimoliy katalitik ta’siri,
• P123 ning juda katta kremniy sirtiga tarqalgan bo‘lishi,
• oksidlanishning kuchli ekzotermikligi,
• mezog‘ovakli kremniyning past issiqlik o‘tkazuvchanligi tufayli mahalliy harorat ko‘tarilishini kuchaytirishi.

Namuna miqdori oshgani sari umumiy ekzotermik issiqlik ajralishi ortadi, bu issiqlik kremniy g‘ovaklari ichida yetarlicha tez chiqarib yuborilmasa, reaksiyaning pastroq pech haroratida tezlashishi mumkin.

USBA ning havo ostidagi DSC natijasi

Faylning 29. sahifasidagi 12-rasmda USBA uchun taxminan 180–230 °C hududida kuchli va keng ekzotermik cho‘qqilar ko‘rinadi. Namuna miqdori oshgani sari cho‘qqi balandligi va maydoni sezilarli darajada ortadi.

Sof P123 ning havo ostidagi egri chiziqlari bilan taqqoslanganda USBA:

• yuqoriroq issiqlik oqimi,
• kengroq ekzotermik hudud,
• pastroq boshlanish va cho‘qqi harorati,
• namuna miqdori bilan ortadigan ekzotermik energiya

ko‘rsatadi.

Tadqiqot DSC cho‘qqi maydoni bilan yondirilgan P123 miqdori o‘rtasida taxminan chiziqli munosabat mavjudligini bildiradi. Biroq J g⁻¹ birlikdagi miqdoriy oksidlanish entalpiyalari berilmagan.

Havo ostida qizdirish tezligining ta’siri

Faylning 30. sahifasidagi 13-rasm sof P123 va USBA ning 5 va 35 °C daqiqa⁻¹ tezliklardagi DTG natijalarini taqqoslaydi.

Sof P123 da klassik termik kechikish va kislorod o‘tishi ta’sirlari kuchli. USBA da esa sirt o‘zaro ta’siri va ekzotermik issiqlik ajralishi harorat ko‘tarilish tezligining kutilgan ta’sirini qisman bostiradi.

Bu natija kalsinatsiya harorati faqat qizdirish tezligiga qarab tanlanmasligi kerakligini ko‘rsatadi. Bir xil qizdirish dasturi sof polimer, fizik aralashma va g‘ovak ichiga joylashtirilgan shablon uchun turli haqiqiy reaksiya haroratlarini hosil qilishi mumkin.

P123 bilan SBA-15 o‘rtasidagi kontaktning ta’siri

Faylning 31. sahifasidagi 14-rasm bir xil havo atmosferasida to‘rtta namunani taqqoslaydi:

• sof P123,
• P123 bilan kalsinatsiya qilingan SBA-15 ning fizik aralashmasi,
• etanol eritmasidan tayyorlangan P123–SBA-15 aralashmasi,
• kalsinatsiya qilinmagan SBA-15.

Sof P123 eng yuqori harorat hududida parchalanadi. Fizik aralashma sof P123 bilan yaqin kontaktli tizimlar orasida joylashadi. Eritmadan tayyorlangan aralashma va USBA esa pastroq haroratda parchalanadi.

Bu ketma-ketlik P123 bilan kremniy o‘rtasidagi kontakt maydoni oshgani sari oksidlanish orqali parchalanish osonlashishini ko‘rsatadi. Fizik aralashmada kontakt faqat zarrachalarning tashqi sirtlarida bo‘lsa, eritmadan tayyorlangan aralashmada P123 kremniy sirtiga yaxshiroq yoyiladi. USBA da esa P123 SBA-15 mezotuzilmasi shakllanishi vaqtida bevosita kanallar ichida bo‘ladi.

“Katalitik ta’sir” qay darajada isbotlangan?

Tadqiqotdagi kuzatuvlar katalitik ta’sir talqini bilan mos keladi:

• SBA-15 mavjudligida havo ostidagi parchalanish harorati pasayadi.
• Kontakt darajasi ortgani sari harorat ko‘proq pasayadi.
• USBA da qizdirish tezligining cho‘qqi haroratiga ta’siri kichrayadi.
• USBA ning ekzotermik DSC cho‘qqilari sof P123 dan ancha kattaroq.

Biroq “kremniy kimyoviy jihatdan bevosita katalizlaydi” degan xulosani faqat TGA va DSC dan qat’iy ravishda ajratib bo‘lmaydi. Bir xil ma’lumotlarda quyidagi ta’sirlar birgalikda mavjud:

• P123 ning kremniy ustida yaxshiroq tarqalishi,
• kislorod bilan kontakt yuzasining ortishi,
• silanol guruhlari bilan molekulyar o‘zaro ta’sir,
• mahalliy harorat ko‘tarilishi,
• mezog‘ovaklarda issiqlik va massa tashilishining o‘zgarishi.

Katalitik mexanizmni aniqlashtirish uchun aktivatsiya energiyasini taqqoslash, sirt kimyosi tahlili, nazorat qilinadigan silanol zichligi, inert kremniy nazoratlari va gaz mahsulotlarini aniqlash talab qilinadi.

Tadqiqotning asosiy mexanistik izohi

Natijalarning kalsinatsiya jarayoni uchun ma’nosi

Tadqiqotning eng muhim xabari P123 uchun sharoitlardan mustaqil bitta “parchalanish harorati” mavjud emasligidir. Xabar qilingan harorat qiymati kamida quyidagi ma’lumotlar bilan birga berilishi kerak:

• atmosfera tarkibi,
• gaz sarfi,
• namuna miqdori,
• krujka geometriyasi,
• qatlam qalinligi,
• qizdirish tezligi,
• P123 ning sof, aralashma yoki g‘ovak ichida ekanligi.

Havo ostida USBA ning katta namunalarida reaksiya pastroq pech haroratida va yuqoriroq issiqlik oqimi bilan kechishi masshtabni kattalashtirishda mahalliy issiq nuqtalar hisobga olinishi kerakligini ko‘rsatadi. Bu tadqiqotdan chiqarilgan muhandislik talqinidir; tadqiqotchilar bevosita pilot yoki sanoat pechi tajribasi o‘tkazmagan.

Shuningdek asosiy P123 massasining past haroratda oksidlanishi barcha organik qoldiq olib tashlanganini anglatmaydi. Mikrog‘ovaklarda yoki kremniy devorlarida joylashgan uglerodli turlar yuqoriroq harorat talab qilishi mumkin. Shablonni to‘liq olib tashlash qoldiq uglerod, FTIR, element tahlili va yakuniy g‘ovak hajmi bilan tasdiqlanishi kerak.

Tadqiqotning kuchli tomonlari nimalar?

• Sof P123 bilan SBA-15 ichidagi P123 ni bir xil qurilma va gaz sharoitlarida taqqoslagani,
• azot va havo atmosferalarini alohida o‘rgangani,
• namuna miqdorini keng milligramm oralig‘ida o‘zgartirgani,
• 5, 10, 20 va 35 °C daqiqa⁻¹ qizdirish tezliklaridan foydalangani,
• TGA va DSC natijalarini birgalikda talqin qilgani,
• P123–SBA-15 kontakt darajasini uch xil tartibda sinagani,
• sintez qilingan SBA-15 ni adsorbsiya, SEM va past burchakli XRD bilan tavsiflagani,
• adabiyotdagi ko‘rinadigan qarama-qarshiliklarni namuna miqdori va tajriba sharoitlari orqali izohlagani,
• sof P123 va USBA havo ostida namuna miqdoriga teskari xatti-harakat ko‘rsatishini aniqlagani.

Tadqiqotning cheklovlari nimalar?

• Tadqiqot ekspertlar ko‘rib chiqishidan o‘tmagan preprintdir.
• Tajribalarning takror soni va o‘lchov noaniqligi ko‘rsatilmagan.
• DTG cho‘qqi haroratlari uchun xato oraliqlari berilmagan.
• Bir nechta qizdirish tezligi bo‘lsa-da, aktivatsiya energiyasi hisoblanmagan.
• Parchalanish gazlari va oraliq mahsulotlar kimyoviy aniqlanmagan.
• Kislorod konsentratsiyasi va namuna ichidagi haqiqiy kislorod profili o‘lchanmagan.
• Namuna harorati bilan qurilmaning dasturlangan harorati o‘rtasidagi farq bevosita o‘lchanmagan.
• Qoldiq yoki to‘siq qatlam bevosita tavsiflanmagan.
• SBA-15 ning katalitik ta’siri kimyoviy kataliz bilan issiqlik va massa transferi ta’sirlaridan qat’iy ajratilmagan.
• USBA dagi P123 ulushi taxminan %50 deb berilgan; har namuna uchun mustaqil organik tarkib o‘lchovi xabar qilinmagan.
• Fizik va eritmadan tayyorlangan aralashmalardagi haqiqiy kontakt maydoni miqdoriy o‘lchanmagan.
• Turli krujka diametrlari va qatlam qalinliklari mustaqil o‘zgaruvchilar sifatida sinanmagan.
• Turli sharoitlardan keyin qolgan uglerod miqdori berilmagan.
• Jarayondan keyingi SBA-15 ning BET maydoni va g‘ovak hajmi har kalsinatsiya sharoiti uchun taqqoslanmagan.
• Pilot yoki sanoat miqyosidagi pech validatsiyasi mavjud emas.

Tadqiqot nimani qo‘llab-quvvatlaydi?

• P123 ning termik xatti-harakati atmosferaga kuchli bog‘liq.
• Azot ostida sof P123 ning parchalanishi namuna miqdoridan faqat cheklangan darajada ta’sirlanadi.
• SBA-15 ichidagi P123 azot ostida keng harorat oralig‘ida va kamida ikki strukturaviy muhitga bog‘liq holda parchalanadi.
• Sof P123 havo ostida namuna miqdori oshgani sari kechikadigan ikkinchi oksidlanish jarayonini ko‘rsatadi.
• USBA havo ostida namuna miqdori oshgani sari pastroq haroratda va kuchliroq ekzotermik xatti-harakat ko‘rsatadi.
• SBA-15 bilan yaqin kontakt P123 ning havo ostidagi parchalanish haroratini pasaytiradi.
• Havo ostida USBA ning qizdirish tezligiga sezgirligi sof P123 dan past.
• Adabiyotda xabar qilingan turli P123 haroratlarining muhim qismi tajriba sharoitlaridagi farqlar bilan izohlanishi mumkin.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• SBA-15 ning P123 oksidlanishidagi molekulyar katalitik mexanizmini qat’iy isbotlamaydi.
• Taxminan 168 °C da barcha P123 va uglerodli qoldiq to‘liq olib tashlanganini ko‘rsatmaydi.
• Azot ostida olingan massa yo‘qolishi toza va uglerodsiz SBA-15 hosil qilganini ko‘rsatmaydi.
• Laboratoriya krujkasidagi harorat xatti-harakati sanoat pechida aynan shu tarzda sodir bo‘lishini isbotlamaydi.
• Pastroq parchalanish harorati yakuniy SBA-15 sifatini avtomatik yaxshilashini ko‘rsatmaydi.
• Taklif qilingan mexanizmlar hosil bo‘lgan gaz mahsulotlari bilan tasdiqlanganini ko‘rsatmaydi.
• Eng xavfsiz yoki eng kam energiyali tijoriy kalsinatsiya dasturini aniqlamaydi.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Ishlatilgan materiallar

SBA-15 sintez dasturi

Karakterizatsiya sharoitlari

Termal tajriba dasturi

Namuna miqdorlari

USBA taxminan %50 P123 saqlaydi deb qabul qilingani sabab rasm izohlarida USBA ning umumiy massasi o‘rniga uning ichidagi taxminiy P123 massasi ishlatilgan. Masalan, havo tajribalarida rasm ustidagi taxminiy P123 miqdorlari 0,2; 1,6; 2,6; 4,1 va 5,1 mg deb ko‘rsatilgan.

Atmosferalar bo‘yicha asosiy miqdoriy natijalar

Rasmlarning asosiy xabarlari

• 1-rasm, 18-sahifa: IV tip azot izotermasi va H1 gisterezis halqasi tartibli mezog‘ovakli tuzilmani qo‘llab-quvvatlaydi.
• 2-rasm, 19-sahifa: SBA-15 ning tolaga va dastaga o‘xshash morfologiyasini ko‘rsatadi.
• 3-rasm, 20-sahifa: (100), (110) va (200) akslanishlari ikki o‘lchamli olti burchakli g‘ovak tartibini ko‘rsatadi.
• 4-rasm, 21-sahifa: Sof P123 ning azot ostida namuna miqdoridan faqat zaif ta’sirlanadigan yagona DTG jarayonini ko‘rsatadi.
• 5-rasm, 22-sahifa: Sof P123 ning azot ostidagi endotermik parchalanishini va massa bilan ortadigan issiqlik oqimini ko‘rsatadi.
• 6-rasm, 23-sahifa: USBA ning azot ostidagi asosiy cho‘qqisini va mikrog‘ovaklar bilan bog‘langan yuqori harorat dumini ko‘rsatadi.
• 7-rasm, 24-sahifa: USBA ning kengroq va past issiqlik oqimli endotermik profilini ko‘rsatadi.
• 8-rasm, 25-sahifa: Azot ostida qizdirish tezligi oshgani sari sof P123 va USBA cho‘qqilari taxminan 30 °C ko‘tarilishini ko‘rsatadi.
• 9-rasm, 26-sahifa: Sof P123 da namuna kattalashgani sari ikki bosqichli oksidlanish va yuqori haroratga siljiydigan ikkinchi jarayon hosil bo‘lishini ko‘rsatadi.
• 10-rasm, 27-sahifa: Sof P123 ning havo ostidagi ekzotermik va endotermik jarayonlari namuna miqdoriga qarab o‘zgarishini ko‘rsatadi.
• 11-rasm, 28-sahifa: USBA da namuna miqdori kattalashgani sari asosiy parchalanish cho‘qqisi pastroq haroratga siljishini ko‘rsatadi.
• 12-rasm, 29-sahifa: USBA ning havo ostida namuna miqdori bilan kuchayadigan keng ekzotermik cho‘qqisini ko‘rsatadi.
• 13-rasm, 30-sahifa: Havo ostida sof P123 qizdirish tezligiga USBA dan ancha sezgir ekanini ko‘rsatadi.
• 14-rasm, 31-sahifa: P123–kremniy kontakt darajasi ortgani sari parchalanish harorati pasayishini ko‘rsatadi.

Laboratoriya va jarayon dizayni uchun xulosalar

Manba va usul eslatmasi

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Study of the thermal decomposition of pure Pluronic P123 and in the calcination of SBA-15 under different conditions

Mualliflar: Morayma Muñoz; Inmaculada Blasco; Andrea Miranda; Antonio Marcilla; Angela. N. García.

SSRN dagi muallif ismi tafsiloti: Inmaculada Blasco ning ismi joriy SSRN yozuvida Inmaculada Blasco Lopez deb berilgan.

Mualliflar tartibi: Yuqoridagi ro‘yxat yuklangan tadqiqotdagi asl tartibni saqlaydi.

Teng birinchi muallif yoki teng hissa: Bunday bayonot mavjud emas.

Mas’ul muallif: Morayma Muñoz.

Mas’ul muallif e-pochtasi: moraymam@corporacionalquimia.org

Muassasalar: Universidad de Alicante, Chemical Engineering Department, PO. 99, 03080 Alicante, Spain; Instituto de Investigación Geológico y Energético.

DOI: 10.2139/ssrn.6934270

Nashr platformasi: SSRN.

Jurnal: Ushbu versiya uchun ekspertlar ko‘rib chiqqan jurnal nomi yoki yakuniy jurnal bibliografik ma’lumoti mavjud emas.

Nashriyot/platforma xususiyati: SSRN Elsevier oilasiga kiruvchi preprint va erta tadqiqot platformasidir. SSRN da nashr qilinish ekspertlar ko‘rib chiqqan yakuniy jurnal nashri degani emas.

Nashr yili: 2026.

Joriy versiyaning SSRN ga yuklangan sanasi: 13 iyun 2026.

Joriy versiya sahifalar soni: 49.

Manba turi: Termogravimetrik tahlil, differensial skanerlovchi kalorimetriya va mezog‘ovakli material karakterizatsiyasini o‘z ichiga oluvchi eksperimental preprint tadqiqot maqolasi.

Ekspert ko‘rib chiqish holati: Tadqiqot ekspertlar ko‘rib chiqishidan o‘tmagan. Topilmalar mustaqil ilmiy ekspertizadan o‘tgan yakuniy natijalar sifatida baholanmasligi kerak.

Rasmiy tadqiqot havolasi:SSRN 6934270 rasmiy tadqiqot sahifasi

DOI havolasi:10.2139/ssrn.6934270

Moliyalashtirish: Tadqiqot Ministerio de Economía, Industria y Competitividad tomonidan CTQ2015-70726/P loyihasi bilan; Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deportes tomonidan IDIFEDER 2018/009 va PROMETEO2020/093 loyihalari bilan qo‘llab-quvvatlangan.

Ma’lumotlarga kirish: Tadqiqotchilar ma’lumotlar so‘rov bo‘yicha ulashilishini bildirgan. Ochiq ma’lumot repozitoriysi yoki to‘g‘ridan-to‘g‘ri yuklab olish havolasi berilmagan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan tadqiqotda alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Muallif hissalari: Morayma Muñoz tadqiqot va dastlabki qo‘lyozma yozishni; Inmaculada Blasco tadqiqot, ma’lumotlarni tartibga solish va ko‘rib chiqishni; Andrea Miranda tadqiqot va dastlabki qo‘lyozma yozishni; Antonio Marcilla konseptualizatsiya, moliyalashtirish, nazorat va ko‘rib chiqishni; Angela. N. García nazorat, ko‘rib chiqish va tahrirlashni amalga oshirgan.

Ushbu Verianla mazmuni tadqiqotning asosiy matni, adabiyotlarni taqqoslash jadvali, sintez usuli, material karakterizatsiyasi, normallashtirish tenglamasi, uchta tajriba jadvali va 14 ta original rasm ko‘rib chiqilib tayyorlangan. Ilmiy natijalarga tashqi manbalardan yangi topilma qo‘shilmagan. Tashqi manbalar faqat sarlavha, muallif ismlari, joriy versiya, DOI, platforma, yuklash sanasi va ekspert ko‘rib chiqish holatini bibliografik tekshirish uchun ishlatilgan.

Yuklangan 49 sahifalik faylning dastlabki 16 sahifasi asosiy matn va manbalarni, 18–31. sahifalari original rasmlarni, 33–46. sahifalari asosan shu rasmlarning takror nusxalarini, oxirgi sahifalari esa jadval ilovalarini o‘z ichiga oladi. Bu takrorlar mustaqil tajriba yoki qo‘shimcha ma’lumot sifatida baholanmagan.

Tadqiqotning “SBA-15 ning katalitik ta’siri” talqini taqqoslangan termal xatti-harakatga asoslanadi. Aktivatsiya energiyasi, sirt faol markaz tahlili yoki reaksiya mahsuloti identifikatsiyasi bo‘lmagani sabab kimyoviy kataliz, P123 ning yaxshiroq tarqalishi, kislorodga kirish va mahalliy ekzotermik qizish ta’sirlarini bir-biridan to‘liq ajratib bo‘lmaydi.

Sof P123 da hosil bo‘lishi taxmin qilingan to‘siq qatlam ham DTG va DSC egri chiziqlaridan chiqarilgan talqindir. Qoldiqning tarkibi va morfologiyasi bevosita tahlil qilinmagan.

Tadqiqot asosiy oksidlanish cho‘qqisining past haroratda yuz berishi barcha P123, mikrog‘ovaklardagi turlar va uglerodli qoldiqlar to‘liq olib tashlanganini anglatmasligini ko‘rsatadi. Tijoriy yoki pilot kalsinatsiya dasturi belgilanayotganda qoldiq uglerod tahlili, chiqish gazlarining kimyoviy aniqlanishi, g‘ovak hajmi va sirt maydoni o‘lchovlari birgalikda qo‘llanishi kerak.