Дослідження особливостей хімічних реакцій летких сполук цирконію ZrCl4 та Zr(acac)4 за участю поверхневих силанольних груп з метою одержання модифікованих кремнеземів. Вплив температури окиснювальних процесів на будову цирконійоксидних наночастинок.
Аннотация к работе
Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукРоботу виконано в Інституті хімії поверхні ім. Науковий керівник: кандидат хімічних наук Борисенко Микола Васильович, Інститут хімії поверхні ім. Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Тьортих Валентин Анатолійович, Інститут хімії поверхні ім. Чуйка НАН України, головний науковий співробітник кандидат хімічних наук Стружко Віра Лукянівна, Інститут фізичної хімії ім. Захист відбудеться "12" червня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.210.01 в Інституті хімії поверхні ім.Постійно зростаючий інтерес до синтезу наночастинок та нанокомпозитів дав новий поштовх дослідженням, які направлені на виявлення закономірностей перебігу хімічних реакцій на поверхні високодисперсного кремнезему (ВДК). Запропонований метод хімічного газофазного осадження, за допомогою якого наноситься цирконійоксидна фаза на поверхню SIO2, дозволяє зберегти унікальні властивості вихідного кремнезему, при цьому зявляються додаткові активні центри на поверхні. Відповідно до мети в роботі вирішувались такі основні завдання: - дослідження хемосорбції тетрахлориду та ацетилацетонату цирконію на поверхні високодисперсного (аеросил) та пористого (силікагель) кремнезему методом хімічного газофазного осадження та вивчення гідролітичної і термічної стійкості прищеплених-ZRCL3 та-Zr(acac)3 - груп; дослідження гідрофільно-гідрофобних властивостей кремнеземів, що містять цирконійоксидну фазу та полідиметилсилоксан; Основні експериментальні дані, а саме: синтез цирконійвмісних кремнеземів методом хімічного газофазного осадження та рідиннофазним способом, вимірювання питомої поверхні, концентрації ZRO2, PH водних суспензій; дослідження наявності на поверхні пірогенного кремнезему, модифікованого діоксидом цирконію, кислотних центрів типу Бренстеда та Льюїса за допомогою молекул-зондів (піридину та n-диметиламіноазобензолу) з використанням ІЧ-спектроскопії та електронної спектроскопії дифузного відбиття проведено авторам.У першому розділі узагальнено літературні дані за темою дисертації стосовно природи поверхні високодисперсного кремнезему; детально описані механізми реакцій модифікування поверхні кремнезему хлоридами та ацетилацетонатами металів. Третій розділ присвячено вивченню хемосорбції тетрахлориду цирконію на поверхні ВДК, а також дослідженню властивостей одержаних зразків цирконійвмісних кремнеземів. Співставлення результатів хімічного аналізу на цирконій з оптичною густиною смуги 3750 см-1 свідчить на користь проходження реакції електрофільного заміщення протону силанольної групи з утворенням ?Si-O-ZRCL3. Методом газофазного хімічного осадження одержано зразки кремнезему з різною концентрацією діоксиду цирконію на поверхні. Зважаючи на значну гідролітичну стійкість звязку SIO-Zr і дані хімічного аналізу, схему реакційного циклу можна представити реакціями 3.1-3.4: Згідно з даними рентгенофазового аналізу (РФА) та адсорбційних досліджень морфологія та пориста структура пірогенного кремнезему і силікагелю впливає на структуру діоксиду цирконію, нанесеного на ці кремнеземи в одних і тих же умовах.Встановлено, що тетрахлорид та ацетилацетонат цирконію реагують з Si-OH групами поверхні кремнезему з утворенням прищеплених-ZRCL3-та-Zr(acac)3 - груп, відповідно. Запропоновано різні методики синтезу аморфної та кристалічної фази діоксиду цирконію з розміром частинок в інтервалі 4-109 нм у високодисперсній, пористій та склоподібній кремнеземних матрицях. Виявлено, що пірогенний кремнезем стабілізує тетрагональну гратку діоксиду цирконію при прожарюванні до температури 1500 ЄС. Встановлено, що ПДМС надає стійких гідрофобних властивостей нанокомпозиту SIO2/ПДМС в інтервалі температур 100-400 ЄС при концентрації ПДМС 8-40 %, а присутність діоксиду цирконію підвищує термічну стійкість гідрофобного покриття (20, 40 % ПДМС) до температури 500 ЄС. Розроблено новий варіант золь-гель синтезу легованих діоксидом цирконію ксерогелів та отримано прозоре золь-гель кварцове цирконійвмісне скло.