Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2024, выпуск 2 » Статья стр. 113
>>>
Трансформация валентных колебаний Si-O смектита под действием адсорбированных молекул CaSO4 и H2O
Российский научный фонд, Президентская программа исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня», 21-79-20005
Морозов А.В. 1, Кочур А.Г. 1, Шаповалов В.Л. 1, Окост М.В. 1, Явна В.А. 1
1Rostov State Transport University
Email: cpd@rgups.ru, agk2007@bk.ru
Поступила в редакцию: 6 июня 2023 г.
В окончательной редакции: 13 ноября 2023 г.
Принята к печати: 28 февраля 2024 г.
Выставление онлайн: 19 апреля 2024 г.
PDF версия
Экспериментально и теоретически исследованы спектральные свойства смектита и его смеси с алебастром (строительным гипсом) при низкой влажности. Исследованы положение и интенсивность полос инфракрасных (ИК) спектров в диапазоне волновых чисел 800-1250 сm-1, определяемых валентными колебаниями Si-O. Для интерпретации экспериментальных результатов, полученных методом НПВО, использованы теоретические методы, базирующиеся на подходе теории функционала плотности (ТФП) с обменно-корреляционным потенциалом XLYP в кластерном приближении для поверхности смектита. В результате расчетов определено оптимальное положение молекул CaSO4 и H2O вблизи базальной поверхности. Рассчитаны волновые числа и интенсивности компонентов ИК спектров кластеров. Для определения формы полос валентных колебаний воды соответствующие компоненты представлены гауссовыми кривыми и просуммированы с ширинами, оцененными из эксперимента. Теоретические исследования объяснили обнаруженные спектральные трансформации полос (изменения волновых чисел и интенсивностей), возникающие при модификации свойств поверхностей частиц смектита и при изменении влажности образцов. Достигнутое согласие в положении и форме экспериментальных и теоретических полос подтверждает адекватность теоретического описания модификации свойств и гидратации смектита. Ключевые слова: ИК спектр, метод ТФП, модификация базальных поверхностей, кластерный метод, электронная и пространственная структуры.
  1. H. Tahershamsi, R. Ahmadi-Naghadeh, B. Zuada-Coelho, J. Dijkstra. Transportation Geotechnics, 42, 101011 (2023). DOI: 10.1016/j.trgeo.2023.101011
  2. T. Zhang, T. Li, S. Feng. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 166, 107727 (2023). DOI: 10.1016/j.soildyn.2022.107727
  3. H. Lei, M. Liu. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 153, 107086 (2022). DOI: 10.1016/j.soildyn.2021.107086
  4. Y. Zheng, H. Sun, M. Hou, X. Ge. Engineering Geology, 293, 106284 (2021). DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106284
  5. В.И. Осипов. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород (Изд-во МГУ, М., 1979). https://search.rsl.ru/ru/record/01007707371
  6. S. Li, D. Wang, C. Tang, Y. Chen. Construction and Building Materials, 374, 130902 (2023). DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.130902
  7. A.L. Rami rez, L. Korkiala-Tanttu. Transportation Geotechnics, 38, 100920 (2023). DOI: 10.1016/j.trgeo.2022.100920
  8. A.M. Omar, S.S. Agaiby, M.A. EL-Khouly. Ain Shams Engineering Journal, 15 (3), 102500 (2023). DOI: 10.1016/j.asej.2023.102500
  9. В.В. Сиротюк, Е.Н. Алькаев, А.А. Лунев. Сб. материалов IV Международной научно-практической конференции: Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации (Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Омск, 2019), с. 329-334. https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_42386891_78408791.pdf
  10. D.T. Bergado, S. Chaiyaput, S.Artidteang, T. Nghia-Nguyen. Geotextiles and Geomembranes, 48 (6), 828-843 (2020). DOI: 10.1016/j.geotexmem.2020.07.003
  11. Q. Ma, Z. Cao, Y. Pu. Advances in Materials Science and Engineering, 2018, 9125127 (2018). DOI: 10.1155/2018/9125127
  12. Z. Cao, Q. Ma, H. Wang. Advances in Civil Engineering, 2019, 8214534 (2019). DOI: 10.1155/2019/8214534
  13. S. Kaufhold, M. Hein, R. Dohrmann, K. Ufer. Vibrational Spectroscopy, 59, 29-39 (2012). DOI: 10.1016/j.vibspec.2011.12.012
  14. A. Morozov, A. Vasilchenko, A. Kasprzhitskii, G. Lazorenko, V. Yavna, A. Kochur. Vibrational Spectroscopy, 114, 03258 (2021). DOI: 10.1016/j.vibspec.2021.103258
  15. B.K. Waruru, K.D. Shepherd, G.M. Ndegwa, P.T. Kamoni, A.M. Sila. Biosystems Engineering, 121, 177-185 (2014). DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2014.03.003
  16. M. Knadel, H. Ur Rehman, N. Pouladi, L. Wollesen de Jonge, P. Moldrup, E. Arthur. Geoderma, 402, 115300 (2021). DOI: 10.1016/j.geoderma.2021.115300
  17. M. Davari, S.A. Karimi, H.A. Bahrami, S.M. Taher Hossaini, S. Fahmideh. CATENA, 197, 104987 (2021). DOI: 10.1016/j.catena.2020.104987
  18. T.F. Nazdracheva, A.V. Kukharskii, A.S. Kasprzhitskii, G.I. Lazorenko, V.A. Yavna, A.G. Kochur. Opt. Spectrosc., 129, 270-275 (2021). DOI: 10.1134/S0030400X21020107
  19. А.А. Васильченко, И.А. Кондрашов, Д.В. Ольховатов. Сб. научных трудов: Международной научно-практической конференции: Актуальные проблемы и перспективы развития транспорта, промышленности и экономики России (Ростовский государственный университет путей сообщения, Ростов-на-Дону, 45-48 (2020)
  20. M. Ritz, L. Vaculikova, E. Plevova. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 8, 1 (161), 47-58 (2011). https://www.irsm.cas.cz/materialy/acta_content/ 2011_01/4_Ritz.pdf
  21. R.A. Schoonheydt, C.T. Johnston. Developments in Clay Science, 1, 87-113 (2006). DOI: 10.1016/S1572-4352(05)01003-2
  22. C. Peng, F. Min, L. Liu, J. Chen. Applied Surface Science, 387, 308-316 (2016). DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.06.079
  23. A.-A. Abd-Elshafi, A.A. Amer, A. El-Shater, E.F. Newair, M. El-rouby. J. Molecular Liquids, 383, 122092 (2023). DOI: 10.1016/j.molliq.2023.122092
  24. V. Yavna, T. Nazdracheva, A. Morozov, Y. Ermolov, A. Kochur. Crystals, 11 (9), 1146 (2021). DOI: 10.3390/cryst11091146
  25. X. Hu, A. Michaelides. Surface Science, 602 (4), 960-974 (2008). DOI: 10.1016/j.susc.2007.12.032
  26. R. Solc, M.H. Gerzabek, H. Lischka, D. Tunega. Geoderma, 169, 47-54 (2011). DOI: 10.1016/j.geoderma.2011.02.004
  27. R.K. Takoo, B.R. Patel. Crystal Research and Technology, 21 (1), 141-144 (1986). DOI: 10.1002/crat.2170210134
  28. R.R. Pawar, Lalhmunsiama, H.C. Bajaj, S.-M. Lee. J. Industrial and Engineering Chemistry, 34, 213-223 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jiec.2015.11.014
  29. A.S. Semenkova, M.V. Evsiunina, P.K. Verma, P.K. Mohapatra, V.G. Petrov, I.F. Seregina, M.A. Bolshov, V.V. Krupskaya, A.Yu. Romanchuk, S.N. Kalmykov. Applied Clay Science, 166, 88-93 (2018). DOI: 10.1016/j.clay.2018.09.010
  30. A. Morozov, A. Vasilchenko, V. Shapovalov, A. Kochur, V. Yavna. Transportation Research Procedia, 68, 947-954 (2023). DOI: 10.1016/j.trpro.2023.02.132
  31. S. Olsson, O. Karnland. Characterisation of bentonites from Kutch, India and Milos, Greece --- some candidate tunnel back-fill materials? (SKB Rapport R-09-53, 2009). https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_ Public/41/038/41038317.pdf
  32. S. Pu, Z. Zhu, W. Huo. Conservation and Recycling, 174, 105780 (2021). DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105780
  33. D. Toksoz Hozatli oglu, I. Yi lmaz. Engineering Geology, 280, 105931 (2021). DOI: 10.1016/j.enggeo.2020.105931
  34. Ahmed Usama H. Issa. Soils and Foundations, 54 (3), 405-416 (2014). DOI: 10.1016/j.sandf.2014.04.009
  35. А.В. Морозов, Д.В. Ольховатов, В.Л. Шаповалов, А.Г. Кочур, В.А. Явна. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 23 (3), 221-237 (2023). DOI: 10.18500/1817-3020-2023-23-3-221-237
  36. A. Morozov, V. Shapovalov, Y. Popov, A. Kochur, V. Yavna. Vibrational Spectroscopy, 128, 103582 (2023). DOI: 10.1016/j.vibspec.2023.103582
  37. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик (Стандартинформ, М., 2016)
  38. E.K.U. Gross, R.M. Dreizler. Density Functional Theory: An Approach to the Quantum Many-Body Problem (Springer US, 2013). DOI: 10.1007/978-1-4757-9975-0
  39. N. Bork, L. Du, H. Reiman, T. Kurten, H.G. Kjaergaard. J. Physical Chemistry A, 118 (28), 5316-5322 (2014). DOI: 10.1021/jp5037537
  40. А.Г. Шкловский, А.В. Береговой. Теория функционала электронной плотности для атомов и простых молекул (ИД "Белгород" НИУ БелГУ", Белгород, 2014)
  41. E. Magnusson. J. Computational Chemistry, 14 (1), 54-66 (1993). DOI: 10.1002/jcc.540140110
  42. A.A. Granovsky. Firefly. version 8 [Электронный ресурс]. http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html
  43. M.W. Schmidt, K.K. Baldridge, J.A. Boatz, S.T. Elbert, M.S. Gordon, J.H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K.A. Nguyen, S. Su, T.L. Windus, M. Dupuis, J.A. Montgomery. J. Computational Chemistry, 14 (11), 1347-1363 (1993). DOI: 10.1002/jcc.540141112
  44. Morozov, T. Nazdracheva, A. Kochur, V. Yavna. Spectrochimica Acta Part A, 287 (2), 122119 (2023). DOI: 10.1016/j.saa.2022.122119
  45. B.M. Bode, M.S. Gordon. J. Molecular Graphics and Modelling, 16 (3), 133-138 (1998). DOI: 10.1016/S1093-3263(99)00002-9
  46. J. Madejova, J. Keckes, H. Palkova, P. Komadel. Clay Minerals, 37 (2), 377-388 (2002). DOI: 10.1180/0009855023720042
  47. С.Ю. Хаширова, З.Л. Бесланеева, И.В. Мусов, Ю.И. Мусаев, А.К. Микитаев. Фундаментальные исследования, 8 (1), 202-206 (2011). https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=26814
  48. B. Tyagi, Ch.D. Chudasama, R.V. Jasra. Spectrochimica Acta Part A, 64 (2), 273-278 (2006). DOI: 10.1016/j.saa.2005.07.018
  49. А.Г. Четверикова, В.Н. Макаров, О.Н. Каныгина, М.М. Серегин, В.Л. Бердинский, А.В. Канаки, Е.С. Деева, А.А. Смороков, М.С. Сыртанов, Е.Б. Гелло. ЖТФ, 94 (1), 99-108 (2024). DOI: 10.61011/JTF.2024.01.56907.167-23
  50. J.D. Russell, V.C. Farmer, B. Velde. Mineralogical Magazine, 37 (292), 869-879 (1970). DOI: 10.1180/minmag.1970.037.292.01
  51. G.E. Christidis, P.W. Scott, A.C. Dunham. Applied Clay Science, 12 (4), 329-347 (1997). DOI: 10.1016/S0169-1317(97)00017-3
  52. J.D. Russell, A.R. Fraser. Infrared methods. In: Wilson M.J. (eds) Clay Mineralogy: Spectroscopic and Chemical Determinative Methods (Springer, Dordrecht, 1994). DOI: 10.1007/978-94-011-0727-3_2
  53. K. Bukka, J.D. Miller, J. Shabtai. Clays Clay Miner., 40, 92-102 (1992). DOI: 10.1346/CCMN.1992.0400110
  54. J. Madejova, P. Komadel, Clays Clay. Miner., 49, 410-432 (2001). DOI: 10.1346/CCMN.2001.0490508
  55. G. Jovanovski, P. Makreski. Macedonian J. Chemistry and Chemical Engineering, 35 (2), 125-155 (2016). DOI: 10.20450/mjcce.2016.1047
  56. V.C. Farmer, J.D. Russell. Spectrochimica Acta Part A, 20 (7), 1149-1173 (1964). DOI: 10.1016/0371-1951(64)80165-X
  57. 10. L. Yang. Planetary and Space Science, 163, 35-41 (2018). DOI: 10.1016/j.pss.2018.04.010
  58. M. Hass, G.B.B.M. Sutherland. Proc. Roy. Soc. Lond., 236, 427-445 (1956). DOI: 10.1098/rspa.1956.0146
  59. E. Melliti, K. Touati, B. van der Bruggen, H. Elfil. Chemosphere, 263, 127866 (2021). DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127866
  60. Janice L. Bishop, Melissa D. Lane, M. Darby Dyar, Sara J. King, Adrian J. Brown, Gregg A. Swayze. American Mineralogist, 99 (10), 2105-2115 (2014). DOI: 10.2138/am-2014-4756
  61. А.В. Наумов, А. В. Сергеева. Сб. трудов пятой научно-технической конференции: К 100-летию организации инструментальных сейсмологических наблюдений на Камчатке Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России" (Федеральный исследовательский центр "Единая геофизическая служба Российской академии наук", Обнинск, 2015) с. 86-90. https://elibrary.ru/item.asp?id=25678520
  62. К. Накамото. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений (Мир, М., 1991).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme