Kaule, Pavel, 1992-
Katalytické účinky halogenderivátů kobalt bis-dikarbolidového aniontu a možnosti jejich navázání na povrchy textilních mikro- a nanovláken [rukopis] / Pavel Kaule. -- 2024. -- 209 l. (přílohy 37 l.) : il., grafy, schémata, tab. -- Ved. práce Jan Čermák. -- Oponent Richard Hrabal. -- Abstrakt: Pro homogenní katalýzu esterifikace mastných kyselin na FAME nebo FAEE se převážně používá žíravá kyselina sírová, která vyžaduje nákladné investice do nekorozivního zařízení, představuje bezpečnostní riziko, spotřebovává se a zvyšuje produkci odpadních vod. Tato práce prezentuje anorganické 3D heteroboranové klastrové monovalentní kyseliny jako podobně silné a účinné kyseliny, jako je kyselina sírová. Porovnáním Hammettových funkcí kyselosti a účinnosti esterifikace mastných kyselin s FAME nebo FAEE za mírných podmínek s kontinuálním odstraňováním vodních par bylo zjištěno, že zejména trihydroxonium 8,8'-dichlorido-3,3'-komo-bis[undekahydrido-kloso-1,2-dikarba-3-kobaltadodekaborát](1) [Cl2-1-] se chová nejúčinněji ze studované série, je opakovaně použitelný, hydrofobní a korozi odolný homogenní katalyzátor. Ve srovnání s H2SO4 kyselina kobalt bis-dikarbolidového aniontu a její halogenidové deriváty neoxidují části z reakční směsi. Studované sloučeniny jsou netěkavé, chemicky a fyzikálně mimořádně stabilní amfifily, které lze podle potřeby extrahovat do vodné nebo organické fáze nebo vysrážet vhodným kationtem za vzniku nerozpustných solí. Nevýhodou je jejich vyšší pořizovací cena, která je kompenzována tím, že na rozdíl od H2SO4 je lze pomocí iontoměniče mnohokrát reaktivovat a znovu použít. Pomocí 23Na NMR se ukázalo, že horký methanol ze zeolitu 3A v absorbéru vyluhuje ionty Na+ do reakční směsi, čímž nahrazuje ionty H+/H3O+ v katalyzátoru a tím snižuje jeho účinnost při opětovném použití. Studie také poskytuje optimalizaci Hammett-Deyrupovy metody pro srovnání síly silných heteroborátových kyselin s H2SO4 ve stejně koncentrovaných roztocích v organických rozpouštědlech a také používá hydrofobní indikátor, barvivo Sudan black B, úspěšně pro UV-Vis stanovení H0 hydrofobních kyselin. Byly připraveny tři nové izomerní tetrachlorido- a tetrabromidoderiváty [1-] a charakterizovány NMR, TLC, HPLC, MS, UV-Vis, stanovením bodu tání a také XRD. Na základě zjištění účinnosti těchto heteroboranových kyselin na bázi aniontu [1-] byly testovány některé postupy, jak účinně a kovalentně zakotvit substituční deriváty [1-] na povrchy tkaných, netkaných a nanostrukturovaných textilií. Postupy se sestávaly z depozic prostým louhováním v přímé reakci povrchu textilního (nano)polymeru a heteroboranového derivátu [1-] za laboratorní teploty, anebo za varu roztoku, přes snahy dekorací za aktivace UV zářením o různých vlnových délkách, až k přístupům chemické depozice díky využití organosilanových spojek. A právě takto se podařilo připravit nový typ textilního materiálu a dva typy povrchově modifikovaných textilií a nanotextilií. Nově připravené modifikované textilní polymery a nanopolymery se podařilo charakterizovat s využitím převážně FTIR, XRF, SEM. V budoucím výzkumu se bude možné zaměřit na jejich katalytickou, popřípadě antimikrobiální či antibiofilmovou, aktivitu.. -- Abstrakt: A corrosive sulfuric acid is predominantly used for the homogeneous catalysis of fatty acids esterification to FAME or FAEE, which requires a costly investment in non-corrosive equipment, poses a safety risk, is consumed and increases wastewater production. This study presents inorganic 3D heteroborane cluster monovalent acids as similarly strong and effective acids to sulfuric acid. By comparing the Hammett acidity functions and the esterification efficiency of fatty acids to FAME or FAEE under mild conditions with continuous removal of water vapors, it was found that especially the Trihydroxonium 8, 8' - dichloride - 3, 3 - commo - bis [undecahydrido - closo - 1,2 - dicarba - 3 cobaltadodecaborate](1) [Cl2-1-] behave the most efficient in the serie, reusable, hydrophobic and corrosion-resistant homogeneous catalyst. Compared to H2SO4, cobalt bis-dicarbollide acid and its halide derivatives do not oxidize moieties from the reaction mixture. The studied compounds are non-volatile, chemically and physically extraordinary stable amphiphiles which can be extracted into the aqueous or organic phase as required or precipitated with a suitable cation to form insoluble salts. The disadvantage is their higher purchase price, which is offset by the fact that, unlike H2SO4, they can be reactivated many times with the help of an ion-exchanger and reused. Using 23Na NMR, it has been shown that hot methanol from the zeolite 3? in the absorber leaches Na+ ions into the reaction mixture, replacing the H+/H?3O+ ions in the catalyst and thus reducing its efficiency when reused. The study also provides an optimization of the Hammett-Deyrup method for comparing the strength of strong heteroborate acids with H2SO4 in equally concentrated solutions in organic solvents and also uses a hydrophobic indicator, Sudan black B dye, successfully for UV-Vis determination of H0 hydrophobic acids. Three new isomeric tetrachlorido- and tetrabromido-derivatives of [1-] were prepared, and characterized by NMR, TLC, HPLC, MS, UV-Vis, melting point determination as well as XRD. Some procedures were tested to effectively and covalently anchor substituted derivatives [1-] to the surfaces of woven, non-woven and nanostructured textiles, based on the findings of the effectiveness of these heteroborane acids. After trying several procedures, consisting of depositions by simple leaching in a direct reaction of the surface of a textile (nano)fibers and a heteroborane derivatives based on [1-] at room temperature or boiling the solution, through the efforts of decorations under activation by UV radiation of different wavelengths, with the chemical deposition approach. Thanks to the use of organosilane couplings, it was possible to prepare a new type of textile material and two types of modified nanotextiles. Newly prepared modified textile polymers and nonopolymers were successfully characterized using mainly FTIR, XRF, SEM. And in future research, it will be possible to focus on their catalytic, possibly anti-microbial or antibiofilm activity.
Čermák, Jan, 1957-. Hrabal, Richard, 1999 -. Univerzita J.E. Purkyně v Ústí nad Labem. Centrum nanomateriálů a biotechnologií
kobalt bis-dikarbolid. katalýza. esterifikace. depozice. nanotextilie. cobalt bis-dicarbollide. catalysis. esterification. deposition. nanotextile. rigorózní práce
(043.2)