KOLLOIDOK A MÁGNESBEN.kolloidmb/files/irasok/... · 2019. 9. 30. · kolloidok a mÁgnesben. ritka nmr-technikÁk eredmÉnyei porÓzus rendszerek vizsgÁlatÁban de, ttk, fizikai

KOLLOIDOK A MÁGNESBEN. RITKA NMR-TECHNIKÁK EREDMÉNYEI PORÓZUS

RENDSZEREK VIZSGÁLATÁBAN

DE, TTK,

FIZIKAI KÉMIAI TANSZÉK, KÖRNYEZETI KOLLOIDOK

KUTATÓCSOPORT

Kolloid- és Környezetkémiai

Tanszék

HOGYAN KERÜLNEK A KOLLOIDOK A MÁGNESBE

• Mi kerülhet a mágnesbe – stabilis rendszer?

– homogén rendszer?

– folyadék?

– átlátszó?

• Miért tesszük bele? – NMR spektrumot nyerjünk

– Méretet határozzunk meg

– Pozíciót határozzunk meg

– Pórusméret-eloszlást határozzunk meg

ASSZOCIÁCIÓS KOLLOIDOK: MÉRET, SZERKEZET NEUTRON-SZÓRÁS NMR DIFFUZIOMETRIA

MAKROMOLEKULÁS KOLLOIDOK NAGYFELBONTÁSÚ NMR

• Összetétel, szerkezet, új szintézis módszer

Karbodiimid nélkül, DMSO

MAKROMLEKULÁS KOLLOIDOK: MÉRET, HIDRATÁCIÓ NMR-DIFFUZIOMETRIA

HO

H

HO

H

HO

H HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HH

OH

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HHO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H HO

H

HO

HH

OH

HO

HH

OH

HO

HHO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HH

OH

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HH

OH

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HH

OH

HO

H

HO

HH

OH

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

HHO

HH

OH

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

STABILIZÁLT KOLLOID DISZPERZIÓK NMR DIFFUZIOMETRIA ÉS HR-NMR

Shi et.al., Soft Matter 2007,3, 71

DISZPERZIÓS KOLLOIDOK: KAPSZULÁZÁS NMR DIFFUZIOMETRIA, HR-NMR

PORÓZUS ANYAGOK JELLEMZÉSE

• Gáz/gőz adszorpció (0,3 - 300 nm) (eloszlás)

• Hg-porozimetria (3 nm – 360 µm) (eloszlás)

• Krio-porozimetria (5 - 200 nm) (eloszlás)

• Gátolt diffúzió (1 - 200 µm)

Makropórus > 50 nm

Mezopórus 2–50 nm

Mikropórus < 2 nm

László Krisztina: A felületek fizikai kémiája,

2011

KRIO-POROZIMETRIA ELVE: GIBBS-THOMSON EGYENLET

Oleg V. Petrov, Istvan Furó, Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 54 (2009) 97-122

k: közegre jellemző állandó (Vm, γSL, ΔH, T0) r: pórus sugara Tm: olvadáspont T0: tömbfázis olvadáspontja

im lw

M

VF A

V

( )s ss l

f ssl lwMs Ml

V V VF A A

V V

if s

f m s Ms Mls l sll

VV VF F F A

V

Felületi energia!

00

M sl s seq c

s s

V T A AT T K

H V V

Fm, Ff : Helmholtz-féle szabad energia γ: felületi feszültség Vm: moláris térfogat A: felület ΔH: olvadáshő

Olvadáspont hőmérsékletén: Teq=T

folyadék

Pórus fala Pórus fala folyadék

szilárd

ha

Oleg V. Petrov, Istvan Furó, Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 54 (2009) 97-122

PÓRUSALAK ANALÍZIS: NMR KRIOPOROZIMETRIA:

CSAK A VIZET LÁTJUK!

Pórusalak |ΔTf| |ΔTm|

Gömb 3Kc/r 2Kc/r

Henger 2Kc/r Kc/r

Rés (réteg) Kc/2r 0

SZÉN AEROGÉLEK: KRIO-POROZIMETRIA

SZÉN AEROGÉL: PÓRUSMÉRET ELOSZLÁS

KI A KICSIT NEM BECSÜLI RELAXOMETRIA 20 MHZ

• A modell – A felületen a relaxáció gyors – A diffúzió „terjeszti”, átlagolja – Diffúzió gátolt relaxáció, akkor a méret számít

2 2 2

1 1 1s b

s b

V V

T V T V T

KI A KICSIT NEM BECSÜLI RELAXOMETRIA 20 MHZ

Relaxációs idő eloszlás

MÉRETELOSZLÁS RELAXOMETRIA

11/3

2

2

2

2

1

1

1

s

s

b

T

T

T

T

A dimenzió nélküli méret azt fejezi ki, hogy hányszorosa a karakterisztikus méret felületi rétegvastagságnak Ts a kulcs, a felületi rétegvastagság, vagy a geometria???? Nitrogén és vízgőz szorpció segít és TEM/SEM

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! NKFIH: OTKA:109558

Berka Márta Nagy Zoltán Novák Levente Kéri Mónika Nyul Dávid László Krisztina Nagy Balázs KKMB