Том 30, номер 12, статья № 5
pdf Тихомиров Б. А. Сорбция атмосферных газов (N2, O2, Ar, CO2 и H2O) кремниевым аэрогелем. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 12. С. 1027-1032. DOI: 10.15372/AOO20171205.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Исследуются адсорбция и десорбция атмосферных газов (N2, O2, Ar, CO2 и H2O) кремниевым аэрогелем. Из зарегистрированных в эксперименте зависимостей давления газов P(t) в буферной камере вакуумной установки при адсорбции и десорбции газов образцом SiO2 аэрогеля объемом V = 42,8 см3 и плотностью ρ = 0,34 г/см3 определены статические параметры адсорбции и кинетические параметры адсорбции и десорбции. Для отношения g плотности молекул адсорбата в аэрогеле к плотности молекул адсорбтива при равновесном давлении Pр ≈ 1 бар и комнатной температуре T = 293 K получены следующие значения: γ(N2) = (9 ± 3)% (9 молекул N2, адсорбированных поверхностью пор, на 100 молекул N2 в равновесном газе), γ(O2) = (7 ± 3)% и γ(CO2) = (222 ± 8)%. Для водяного пара γ(H2O) = (5,9 ± 0,3) × 104% при давлении Pр = 5,7 мбар. Установлено, что атомы Ar аэрогелем не адсорбируются. Предлагается использовать Ar в качестве «нулевого» газа в спектроскопии адсорбируемых SiO2 аэрогелем молекул для определения количества адсорбата. Зависимости P(t) аппроксимированы функциями в виде суммы двух экспонент с кинетическими параметрами τ1 и τ2. Определены численные значения параметров τ1 и τ2 при адсорбции и десорбции каждого из исследуемых газов.
Ключевые слова:
кремниевый аэрогель, атмосферный газ, адсорбция и десорбция
Список литературы:
1. Антипов А.Б. Оптико-акустический метод в лазерной спектроскопии: дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 1980. 179 с.
2. Петрова Т.М., Пономарев Ю.Н., Солодов А.А., Солодов А.М., Глазкова Е.А., Бакина О.В., Лернер М.И. ИК-спектры поглощения CO2, C2H4, C2H6 в нанопорах SiO2/Al2O3-аэрогеля // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 5. С. 380–385; Petrova T.M., Ponomarev Yu.N., Solodov A.M., Glazkova E.A., Bakina O.V., Lerner M.I. Infrared absorption spectra of CO2, C2H4, C2H6 in nanopores of SiO2/Al2O3 aerogel // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 5. P. 404–409.
3. Луговской А.А., Осипов К.Ю., Тихомиров Б.А. Сорбция молекул воды нанопорами кремниевого (SiO2) аэрогеля // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 2. С. 124–127.
4. Толмачев А.М. Описание адсорбционных равновесий // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9, вып. 1. С. 5–32.
5. Агеев Б.Г., Пономарев Ю.Н. Измерения концентрации углекислого газа в нанопорах диоксида кремния // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 10. С. 909–912; Ageev B.G. Ponomarev Yu.N. Measurements of the carbon dioxide concentration in silicon dioxide nanopores // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 159–162.
6. Зуев В.Е., Комаров В.С. Современные проблемы атмосферной оптики. Т. 1. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 264 с.
7. Дубровский И.М., Егоров Б.В., Рябошапка К.П. Справочник по физике. Киев: Наук. думка, 1986. 560 с.
8. Duchko A., Dudaryonok A., Lugovskoi A., Serdyukov V., Tikhomirov B. The H2O absorption spectra in SiO2 airgel pores. Technical features of treatment // Proc. SPIE. 2016. V. 10035. P. 100350H-1–5.
9. Никифоров Н.А. Адсорбционные методы в экологии [Электронный ресурс]. URL: ttp://elibrary.sgu.ru /uch_lit/174.pdf (дата обращения: 17.05.2017).
10. Смирнов Б.М. Аэрогели // Успехи физ. наук. 1987. Т. 152, № 1. С. 133–157.