Экспериментальные и молекулярно-динамические исследования процессов сорбции н-бутанола и бутилацетата на поверхности SiO₂

Настоящая работа посвящена экспериментальному и молекулярно-динамическому изучению сорбционных процессов н-бутанола и бутилацетата на поверхности SiO₂. Экспериментальные измерения процессов адсорбции/десорбции н-бутанола и бутилацетата на поверхности SiO₂ включают в себя данные термокинетической спектрометрии, а моделирование методом компьютерной молекулярной динамики (МД) включало в себя температурные, энергетические и структурные характеристики процессов адсорбции н-бутанола и бутилацетата на поверхности SiO₂. По данным МД-моделирования тройной системы “поверхность (SiO₂) – несущий газ (Ar) – молекула-мишень (н-бутанол и бутилацетат)” построены и проанализированы профили функции радиального распределения (ФРР) при трех значениях температуры системы Т = 300, 500 и 700 К. Из анализа графиков ФРР н-бутанола и бутилацетата видно, что замещение –OH-группы на ацетатную влияет на конфигурацию атомов C₁^{(Q= –3)} и O₁^{(Q= –2)} углеродного “скелета” (C₁^{(Q= –3)}–C₂^{(Q= –2)}–C₃^{(Q= –2)}–C₄^{(Q= –1)}–O₁^{(Q= –2)}) на поверхности SiO₂. Более того, сравнительный анализ результатов позволяет предположить, что добавление ацетатной группы увеличивает энергию активации адсорбции молекулы бутилацетата к поверхности SiO₂ при повышенных температурах (700 K) по сравнению с н-бутанолом. Экспериментальные данные о процессах десорбции н-бутанола и бутилацетата с поверхности SiO₂ в тройной системе н-бутанол/SiO₂/аргон дают значение энергии активации десорбции 78.83 кДж/моль, а значение предэкспоненциального множителя – 4.41×10⁷ с^–1. Для системы “бутилацетат/SiO₂/аргон” значение энергии активации десорбции составило 87.58 кДж/моль, значение предэкспоненциального множителя – 1.81×10¹⁰ с^–1. Значения энергий активации десорбции подтверждают гипотезу об увеличении энергии активации адсорбции при замещении –OH-группы в н-бутаноле на ацетатную группу в бутилацетате.