4.4. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работ
4.4.1. Примеры контрольных вопросов
- Чем обусловлена избыточная поверхностная энергия наночастиц?
- Способы снижения избыточной поверхностной энергии.
- Каковы основные различия между физадсорбцией и хемосорбцией?
- В чем динамический характер адсорбции?
- Как вид изотермы адсорбции связан с процессами в микропорах, на поверхности и в объеме мезопор?
- Как химический потенциал наночастицы связан с ее размерами (и дополнительно – кривизной поверхности)?
- Основные механизмы взаимодействия наночастиц.
- В чем основные различия между аквазолем, аквагелем и ксерогелем?
- Какие основные процессы могут происходить при старении золя?
- Какие основные процессы могут происходить при старении геля?
- Объяснить особенности старения осадков кристаллизующихся систем.
- Объяснить особенности механизмов молекулярного узнавания.
- Дать пример биоминерального синтеза в живой природе.
- Объяснить особенности формирования мицелл ПАВ.
- Чем мезофаза отличается от кристаллической и аморфной?
- Описать принципиальные механизмы взаимодействия ионизированных неорганических компонентов с поверхностью мицелл ПАВ.
4.4.2. Примеры заданий для самостоятельной работы
- По заданным точкам изотермы адсорбции азота при 77К на катализаторе рассчитать удельную поверхность.
- Рассчитать изменения объема пор при псевдоморфном фазовом превращении Mg(OH)2® MgO
- Оценить текстурные характеристики катализатора с монодисперсной структурой, образованной глобулами заданного размера D при известном значении суммарной пористости (определить средний размер пор и величину удельной поверхности).
- Оценить изменения текстурных параметров при восстановлении NiO в силикагеле при известном размере исходных частиц.
4.5. Примерная тематика рефератов и тем для выступления на семинарах
- Опишите формирование супрамолекулярной структуры вашего катализатора на основе представлений, полученных из данного курса;
- Влияние пористой структуры катализатора на его активность в диффузионной области, какие текстурные параметры желательно оптимизировать и как это можно сделать?
- На каких стадиях формирования структуры вашего катализатора можно ожидать проявление механизмов молекулярного узнавания и самоорганизации?
- Если Ваша дипломная работа посвящена использованию конкретного физического метода исследования, то какие текстурные параметры может определять этот метод?
5. Учебно-методическое и информационное обеспечение курса
5.1. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу
- Способы выражения дисперсности наночастиц.
- Силы межмолекулярного взаимодействия при физадсорбции.
- Каковы основные различия между физадсорбцией и хемосорбцией?
- В чем динамический характер адсорбции?
- Вывести уравнение Ленгмюра.
- Уравнение БЭТ, идея вывода, достоинства и недостатки метода БЭТ.
- Причины гистерезиса при капиллярной конденсации.
- Особенности гомогенного и гетерогенного зародышеобразования.
- Механизмы массопереноса между наночастицами.
- Механизмы формирования сибунитов.
- Механизмы образования волокнистого углерода (КВУ) при разложении углеводородов и СО на металлических катализаторах.
- Общая схема формирования наноструктуры силикагелей, получаемых из золей наночастиц.
- Изменения наноструктуры в топохимических реакциях.
- Объяснить принципы биомиметического синтеза.
- Особенности механизмов молекулярного узнавания.
- Объяснить особенности формирования неорганических систем на мицеллярной поверхности
5.2. Основная литература
- Фенелонов В.Б., Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. - изд. СО РАН, Новосибирск, 2002 и 2004 (расширенное издание),
- Карнаухов А.П., Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. - Наука, Новосибирск, 1999;
- Дзисько В.А., Основы методов приготовления катализаторов. - Новосибирск, Наука, 1983 г)
- Боресков Г.К., Гетерогенный катализ. - Новосибирск, Наука, 1986.
- Грег Г., Синг К., Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - М., Мир, 1984.
- Адамсон А., Физическая химия поверхностей. - М., Мир, 1979.
- Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А., Коллоидная химия. - М. Высшая школа, 1992.
- Handbook of Heterogeneous Catalysis, V. 1, Weinheim, Willey&Sons, 1997.
5.3. Дополнительная литература
- Лен Ж.-М. Супрамолекулярная химия. - Новосибирск, Наука, 1998 г;
- Jolivet J.-P. Metal Oxide Chemistry and Synthesis. - Chichester, Willey&Sons, 2000.
- Allen T., Particle Size Measurement. - London, Chapt Hill, 1981.
- Somorjai G.A., Introduction to Surface Chemistry and Catalysis. - N.Y. Willey&Sons, 1994.
- Allen M.P., Tildesley D.J., Computer Simulation of Liquids. - Oxford, Oxford Univ. Press, 1986.
- Роулинсон Дж., Уидом Б., Молекулярная теория капиллярности. - М., Мир, 1986.
- Джейкок М., Парфит Дж., Химия поверхности раздела фаз. - М., Мир, 1984.
- Де Бур Я., Динамический характер адсорбции. - М., ИЛ, 1962.
6. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Курс реализуется в течение 1 семестра. Лекции читаются по 4 часа в неделю (по 2-часовой лекции в разные дни). При чтении лекций используются мультимедийные средства представления учебного материала.
Промежуточный контроль – участие в семинарах, доклад на семинаре, который является допуском к экзамену. Оценка на экзамене складывается из следующего:
- ответов на билет (3 вопроса),
- ответов на дополнительные 2-4 вопроса (в зависимости от ответа на основные вопросы),
- активности на семинарах,
- качества доклада на семинаре.
Оценка “отлично” ставится при полных ответах на все основные и дополнительные вопросы, “хорошо” - если студент не смог точно ответить на основной вопрос, “удовлетворительно” - при неточных ответах на 2-3 вопроса и дополнительные вопросы.