(untitled) (Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія, 2024)
Вступ. Використання пористих вуглецевих матеріалів у різноманітних адсорбційно-каталітичних і електрохімічних процесах потребує оптимізації їхніх структурно-сорбційних параметрів та хімічних властивостей поверхневого шару. Модифікування поверхні вуглецевих матеріалів гетероатомами дозволяє суттєво змінювати її кислотно-основні та гідрофільно-гідрофобні властивості, що значно розширює межі застосування. Одержання матеріалів-прекурсорів, які містять високоспецифічні центри, здатні до подальшого модифікування зі збереженням розвиненої пористої структури, є перспективним методом збільшення реакційної здатності поверхні вуглецевих матеріалів. Дана робота присвячена вивченню функціоналізації вуглецевої поверхні 2-фенілпропеном та дослідженню її фізико-хімічних властивостей і реакційної здатності. Методи. Кісточкове активоване вугілля (КАВ) модифікували 2-фенілпропеном (ФП) з подальшою його (оліго)полімеризацією і сульфували олеумом. Морфологію поверхні зразків вивчали методом скануючої електронної мікроскопії (СЕМ), питому поверхню і сумарний об’єм пор визначали методом низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту. Концентрацію поверхневих кислотних центрів визначали титриметричним методом. Термічну стійкість поверхневого шару та вміст нанесеного ФП у модифікованих зразках досліджували методом термогравіметричного аналізу (ТГА). Механізми розкладання поверхневого шару модифікованих зразків вивчали методом термопрограмованої десорбційної мас-спектрометрії (ТПД-МС). Каталітичну активність зразків досліджували в модельній реакції газофазної дегідратації пропан-2-олу. Результати. Модифікування активованого вугілля КАВ 2-фенілпропеном з подальшою його (оліго)полімеризацією є ефективним методом збільшення концентрації активних центрів поверхні. Даний метод дозволяє ввести у поверхневий шар КАВ до 0,77 ммоль/г термічно стійких форм ФП, здатних до подальшого сульфування. Дослідження адсорбції-десорбції азоту демонструють помірні зміни у питомій поверхні і пористості КАВ із збереженням значної адсорбційної здатності. Методами термогравіметричного аналізу і термопрограмованої десорбції доведено високу термічну стійкість нанесених форм 2-фенілпропену у температурному інтервалі 30–230 °С. Сульфовані зразки містять до 0,72 ммоль/г сильнокислотних SO3H груп і можуть використовуватися як гетерогенні кислотно-основні каталізатори. Висновки. Модифікування активованого вугілля 2-фенілпропеном з подальшою його (оліго)полімеризацією є ефективним методом збільшення концентрації активних центрів поверхні і одержання гетерогенних кислотно-основних каталізаторів, які містять до 0,72 ммоль/г сильнокислотних SO3H груп.