1. Цели и задачи курса
Учебный курс “Адсорбция и пористая структура” имеет своей целью дать студентам современные представления о:
- дисперсности и избыточной поверхностной энергии наноматериалов; природе межмолекулярных взаимодействий, приводящих к физической адсорбции, различиях между физадсорбцией и хемосорбцией;
- динамическом характере физадсорбции, особенностях монослойной и полимолеку-лярной адсорбции, адсорбции в микропорах и капиллярной конденсации в нанопорах, основных уравнениях классической теории адсорбции и современных подходах, основанных на численных методах;
- экспериментальных методах адсорбционных измерений, определения удельной поверхности, пористости, распределения объема и поверхности пор по характерным размерам пор;
- термодинамических особенностях поверхностно-капиллярных явлений в наносистемах, основных законах капиллярности, связанных с избыточной энергией и кривизной поверхности;
- структурном многообразии реальных пористых материалов, методах их классификации и моделирования, системном наборе моделей для анализа особенностей на различных иерархических уровнях геометрического строения;
- соотношениях между основными геометрическими параметрами: удельной поверхностью, пористостью, средними размерами частиц и пор, подходах к моделированию, основанных на теории перколяции, фракталах, мозаиках Вороного-Делоне и т.д.;
- механизмах перераспределения жидкой фазы при пропитке, сушке, получении жидкофазных нанесенных катализаторов, роли этих стадий при приготовлении нанесенных катализаторов и способах управления распределением нанесенных компонентов;
- принципах образования высокодисперсных систем, механизмах гомогенной и гетерогенной нуклеации, агрегации наночастиц и массообмена между ними;
- типовых механизмах формирования и модификации супрамолекулярной структуры силикагелей и специфике формирования кристаллизующихся систем; особенностях формирования пористых углеродных материалов;
- особенностях формирования материалов с регулярной наноструктурой (цеолиты, пилларированные слоистые материалы, нанопористые мезофазы и др.) на основе механизмов молекулярного узнавания и селекции.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
- Иметь представление о физико-химических процессах, происходящих на поверхности и в пористом пространстве катализатора при адсорбции, введении или удалении части компонентов, массообмене на молекулярном уровне и уровне наночастиц на типовых стадиях формирования и эксплуатации катализатора;
- Знать особенности методов проведения адсорбционных экспериментов для определения удельной поверхности, пористости, распределения частиц и пор по характерным размерам; основные подходы, используемые для моделирования геометрической структуры нанодисперсных материалов;
- Уметь использовать закономерности поверхностно-капиллярных явлений и супрамолекулярной химии для оптимизации формирования наноструктуры катализаторов и носителей.