Електрофізичні та структурні властивості моно- та біфазних оксидів кремнію, титану та алюмінію - Автореферат

В водному чи іншому полярному середовищі частина поверхневих ОН-груп дисоціює або приєднує протони, утворюючи подвійний електричний шар біля поверхні, який обумовлює поведінку частинок і властивості дисперсій. До сьогодні пильна увага приділялась дослідженню впливу поверхневих властивостей дисперсних оксидів на реакції в газовій фазі, але вплив природи поверхні на поведінку наночастинок у рідкому полярному чи неполярному середовищах вивчений недостатньо. Вплив на поверхневі властивості шляхом зміни кількості поверхневих ОН-груп, що досягається регулюванням умов синтезу, модифікації поверхні іншими оксидами або функціональними групами чи шляхом іммобілізації полімерів, значною мірою змінює баланс поверхневих сил, і як наслідок, структуру і властивості дисперсій в цілому. Таким чином, актуальність роботи обумовлено, з одного боку, науковим значенням досліджень природи поверхні оксидів та її модифікування, а з іншого - вибором обєктів досліджень, які мають практичне значення як нові адсорбенти, наповнювачі, каталізатори, лікарські препарати тощо. Робота виконувалась згідно з тематичними планами науково-дослідних робіт Інституту хімії поверхні НАН України в рамках держбюджетної теми Міністерства освіти та науки України: “Закономірності адсорбційної взаємодії та хімічних перетворень на поверхні дисперсних оксидів в суспензіях біоактивних молекул, клітин та мікроорганізмів” (№ Держреєстрації 0103U006286) та „Теоретичні дослідження і розробка лікарських композитів з сорбційним механізмом дії і регульованою фармакодинамікою (№ Держреєстрації 0199U002299).У вступі обґрунтовано вибір теми дисертаційної роботи, висвітлено її актуальність, сформульовано мету та основні задачі дослідження, визначено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів.В огляді літератури за темою дисертації розглянуто природу, концентрацію та силу активних центрів на поверхні високодисперсного кремнезему, діоксиду титану, оксиду алюмінію та бінарних титано-і алюмокремнеземів та морфологічні особливості цих оксидів.Описано матеріали та методи, що використовували в роботі.В розділі розглянуто структуру високодисперсних оксидів (ВДО) з погляду моделі зазорів між сферичними частинками в агрегатах, досліджено взаємодію ВДО з водою і агрегативну стійкість водних дисперсій. 1, б) встановлено, що текстура високодисперсних кремнеземів (ВДК) з різною питомою поверхнею (Sпит) подібна, але з ростом Sпит збільшуються інтенсивності макро-, мезо-і мікропор і зсувається положення їх максимумів до менших значень, тобто спостерігається тенденція до збільшення загального обєму пор Vп і зменшення середнього радіусу пор. Мікрокалориметричним дослідженням теплот змочування (DH) ВДО встановлено, що теплоту змочування кремнезему визначає концентрація поверхневих гідроксильних груп (табл. 1): величина DH (на 1 м2), лінійно залежить від концентрації ОН-груп на поверхні ВДК з різною Sпит. Для вирішення задачі максимального руйнування агрегатів ВДО з метою одержання дисперсій з найменшим розміром вторинних частинок було застосовано УЗД і досліджено зміну розподілу частинок за розміром під дією ультразвуку (УЗ) та агрегативну стійкість одержаних дисперсій.В четвертому розділі наведено результати досліджень структурно-механічних і електрофізичних властивостей водних дисперсій пірогенних оксидів, а також дослідження структури приповерхневої води в дисперсіях методами ТСД і 1Н ЯМР спектроскопії. Після УЗД дисперсії ВДК поводять себе як вільнодисперсні системи, а в дисперсіях ВДК, одержаних методом КН, вязкість зменшується зі збільшенням градієнту швидкості зсуву г, що характерно для структурованих рідин (рис. Взаємодія між частинками в дисперсіях ВДО відбувається через тонкі прошарки води і при достатніх концентраціях приводить до утворення коагуляційної структури в дисперсії. З ростом концентрації дисперсії взаємодія між частинками посилюється, що може приводити до реопексії - збільшення вязкості в процесі вимірювання при постійному градієнті швидкості зсуву (рис. Поява і збільшення концентрації ВДК приводить до суттєвої зміни структури води в дисперсіях, яка проявляється в ТСД-спектрах зменшенням першого низькотемпературного піку (120-126 К), підвищенням інтенсивності третього піку (? 150 К), який відповідає приповерхневим кластерам води, і збільшенням інтенсивності високотемпературного піку (> 200 К), що відноситься до кластерів води, з поверхнею не звязаних, але просторово обмежених за рахунок утвореної твердою фазою структури в дисперсіях (рис.Проведено системний аналіз впливу вторинної структури пірогенних оксидів на їхні властивості в газовому (адсорбція азоту) і водному середовищах (реологічні характеристики). Встановлено, що зі збільшенням питомої поверхні спостерігається загальна тенденція до зростання загального обєму пор і зменшення їх радіусу при зростанні агрегованості, а сорбційний обєм високодисперсних оксидів складає менше 1 см3/г при загальному обємі пустот 15-25 см3/г. Методами мікрокалориметрії, термостимульованої деполяризаційної та 1Н Я

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ