2.1 Новизна курса.
Данный спецкурс является полностью оригинальным, за рубежом, как правило, подобные спецкурсы входят
в планы индивидуальной подготовки отдельных студентов, в России подобные спецкурсы имеются в
ограниченном числе ВУЗов, таких как МГУ и СпбГУ, в других ВУЗах отсутствует современная аппаратурная
база для их проведения. Данный спецкурс позволяет студентам НГУ, специализирующимся в области
гетерогенного катализа, быстро адаптироваться для научных исследований в области гетерогенного
катализа.
2.2 Тематический план.
Наименование разделов и тем |
Количество часов |
Лекции |
Семинары |
Лаборат. работы |
Самост.
работа |
Всего часов |
Общее знакомство с методами оптической спектроскопии в адсорбции и катализе |
2 |
|
|
1 |
3 |
Природа колебательных спектров и УФ-Вид спектров |
2 |
|
2 |
1 |
5 |
Устройство современных спектрометров |
2 |
|
|
|
2 |
Характеризация поверхности гетерогенных катализаторов с помощью ИКС адсорбированных молекул |
2 |
|
6 |
2 |
10 |
Использование ИКС при изучении механизмов каталитических реакций. |
2 |
|
|
1 |
3 |
Количественные измерения в спектроскопии адсорбированных молекул. |
1 |
|
|
|
1 |
Применение УФ-Вид спектроскопии в гетерогенном катализе. |
1 |
|
|
|
1 |
Использование пакета HiperChem для анализа колебаний газовых молекул |
|
|
2 |
|
2 |
Приготовление образцов для изучения спектров адсорбированных молекул |
|
|
2 |
|
2 |
Количественная обработка спектральной информации в программном пакете ORIGIN |
|
|
2 |
|
2 |
Регистрация спектров диффузного отражения образцов гетерогенных катализаторов. |
|
|
2 |
|
2 |
Прием задач в рамках дифф. зачета. |
|
|
2 |
|
2 |
Итого по курсу |
12 |
|
18 часов |
5 |
35 |
2.3. Содержание отдельных разделов и тем.
- Общее знакомство с методами оптической спектроскопии в адсорбции и катализе
- область энергий электромагнитного излучения, подпадающих под методы оптической спектроскопии,
- выделение колебательной спектроскопии, (ИКС и КР), УФ-вид спектроскопии и флюориметрии,
- краткая история использования методов оптической спектроскопии в адсорбции и катализе,
- современное использование методов оптической спектроскопии в гетерогенном катализе.
- Природа колебательных спектров и УФ-Вид спектров
- понятие колебательных переходов, выделение энергетических уровней, соответствующих колебаниям молекул,
- понятие электронных переходов, отвечающих УФ-Вид диапазону электромагнитного излучения,
- колебания двухатомных молекул, гармоническое приближение, потенциал Морзе,
- колебания многоатомных молекул, связь числа колебаний с симметрией молекул и числом атомов,
- интенсивность поглощения, правила отбора, симметрия колебаний,
- характеристические полосы поглощения,
- понятие хромофорной группы,
- связь структуры соединений с их ИК и УФ спектрами,
- простейшие методы анализа спектров.
- Устройство современных спектрометров
- двухлучевые спектрометры, источники излучения, монохроматоры, приемники излучения,
- Фурье спектрометры, интерферометры, принципы обработки информации,
- устройство КР спектрометров, лазерные источники излучения,
- флуориметры.
- Характеризация поверхности гетерогенных катализаторов с помощью ИКС адсорбированных молекул.
- фунциональные группы на поверхности катализаторов,
- метод спектральных зондов, используемые зонды,
- понятие силы кислотных центров, основных центров,
- разделение на Льюисовские и Бренстедовские центры,
- шкала сродства к протону (РА) для измерения силы бренстедовских кислотных центров,
- понятие жестких и мягких кислот и оснований,
- теплота адсорбции как мера силы льюисовских центров,
- методы измерения силы центров,
- проведение эксперимента по низкотемпературной адсорбции СО на поверхности оксидного катализатора.
- Использование ИКС при изучении механизмов каталитических реакций.
- методология применения ИКС для изучения механизмов каталитических реакций,
- примеры эффективного использования метода,
- изучение механизмов реакций в условиях in situ.
- Количественные измерения в спектроскопии адсорбированных молекул.
- закон Бугера-Ламберта-Бера для измерения поверхностных концентраций,
- измерение числа центров, понятие стехиометрии взаимодействия центров и молекул зондов.
- Применение УФ-Вид спектроскопии в гетерогенном катализе.
- теория кристаллического поля и поля лигандов, специфика d-елементов,
- спектры органических молекул, хромофорные группы, влияние строения органических молекул.
- Использование пакета HiperChem для анализа колебаний газовых молекул
- расчет ИК спектров простейших органических молекул,
- анализ формы колебания путем визуализации колебаний молекул.
- Приготовление образцов для изучения спектров адсорбированных молекул
- приготовление таблеток из порошков катализаторов с толщиной порядка 0.1 мм и размерами 1х3 см.
- Регистрация спектров диффузного отражения образцов гетерогенных катализаторов.
- регистрация ИК спектра порошка катализатора на Фурье спектрометре с приставкой диффузного отражения.
- регистрация УФ-Вид спектра порошка катализатора на двухлучевом спектрометре с приставкой диффузного
отражения.
- Количественная обработка спектральной информации в программном пакете ORIGIN
- подготовка спектра для работы с программой, перевод стандарта спектрометра в DAT файл,
- построение спектра, -корректировка базовой линии, -разложение суммарного контура на индивидуальные
компоненты.
- измерение концентрации кислотных центров.
- Прием задач в рамках дифф.зачета.
- самостоятельный расчет колебательного спектра простой органической молекулы,
- прием результата расчета поверхностных концентраций адсорбированного СО.