1. а) Количество графеновых слоев в мембране из ОГ-фита толщиной 100 нм: 100/0.6 =167. Диаметр мембраны 1 см. Площадь мембраны 0.79 см2. Площадь шестиугольника на поверхности 0.0516 нм2. Количество шестиугольников в 167 слоях равно 167*0.79/0.0516*10–14 = 2.54*1017.
Количество атомов углерода 5.08*1017. Число молей углерода в мембране 5.08*1017/(6.02*1023) = 8.44*10–7 моль. Молекулярная масса СО0.25 = 16. Масса мембраны 16*8.44*10–7 = 1.35*10–5 г. Масса мембраны из стекла 0.1*0.79*2.5 = 0.198 г. Стеклянная мембрана тяжелее в 0.198 / 1.35 *10–5 = 1.5*104 = 15 000 раз.
(2 балла)
б) Молекулы воды попадают в межплоскостное пространство и образуют связи с атомами кислорода в эпоксидных группах. При этом межплоскостные расстояния в ОГ-фите увеличиваются и проницаемость мембраны возрастает.
(1 балл)
2. а) ОГ-фен гидрофилен за счет расположенных на поверхности эпоксидных групп. Трубки могут закрепляться на поверхности ОГ-фена в тех местах, где эпоксидных групп нет, за счет π-π связей. ОГ-фен служит платформой для переноса трубок в водную фазу.
(2 балла)
б) Площадь поверхности одной нанотрубки: π*1*800 = 2513 нм2. Нанотрубки и углерод в ОГ-фене при одинаковой площади весят одинаково. Атомы кислорода увеличивают массу ОГ-фена в 16/12 раз по сравнению с чистым графеном. Таким образом, на один фрагмент ОГ-фена в растворе приходится (0.02/0.1)*(0.1*106 *(16/12)/2513) = 11 трубок.
(2 балла)
