Золь-гель синтез и исследование физико-химических свойств фосфоросиликатных, боросиликатных и фосфатных материалов

Золь-гель синтез и исследование физико-химических свойств фосфоросиликатных, боросиликатных и фосфатных материалов

Автор: Цветкова, Ирина Николаевна

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2009

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 197 с. ил.

Артикул: 4255996

Автор: Цветкова, Ирина Николаевна

Стоимость: 250 руб.

Золь-гель синтез и исследование физико-химических свойств фосфоросиликатных, боросиликатных и фосфатных материалов  Золь-гель синтез и исследование физико-химических свойств фосфоросиликатных, боросиликатных и фосфатных материалов 

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗОЛЬГЕЛЬ СИНТЕЗА СИЛИКАТНЫХ И ГИБРИДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ ДЛЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.
1.1. Основы ЗОЛЬГЕЛЬ СИНТЕЗА
. I. 1. Достоинства зольгель технологии
1.1.2. Физикохимические основы силикатных зольгель систем, полученных на основе тетраэтоксисилана
1.1.3. Основные компоненты зольгель систем, используемые для получения силикатных материалов и покрытии.
1.1.4. Механизм структурообразования и гелеобразования в силикатных зольгель системах.
1.1.5. Использование теории фракталов для описания структуры аморфных материалов, в том числе зольгель систем.
1.2. Использование неорганических кислот в качестве прекурсоров в процессе зольгель синтеза.
1.2.1. Ортофосфорная кислота.
1.2.2. Фосфатные и фосфоросиликатные растворы
1.2.3. Свойства и поведение борной кислоты в силикатных системах, полученных зольгель методом
1.2.4. Использование борной кислоты как прекурсора в зольгель системах
1.3 .Физикохимические основы получения гибридных органонеорганических композитов
1.3.1. Классификация гибридных зольгель систем
1.3.2. Пути получения гибридных материалов зольгель методом.
1.3.3.Гибридные оргаионеорганические мембраны для топливных элементов
1.4.ТХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛЕЙ И ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
1.4.1. Синтез золей и дисперсий
1.4.2. Ультразвуковое воздействие на зольгель системы.
1.4.3. Методы нанесения и термическая обработка покрытий.
1.5. Применение ьоросиликатных, фосфоросиликатных и фосфатных зольгель СИСТЕМ
1.5.1 .юросиликатные зольгель системы
1.5.2. Фосфоросиликатные зольгель системы.
1.5.3. Гетерофазные зольгель системы
ВЫВОДЫ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ
ФОСФОРОСИЛИКАТНЫХ, БОРОСИЛИКАТНЫХ И ФОСФАТНЫХ МИКРО И НАНОКОМПОЗИГОВ.
2.1. Основные технологические этапы формирования фосфоросиликатных нанокомпозитов для получения протон проводящих мембран
2.1.1. Синтез золей на основе тетраэтоксисилана и ортофосфорнои кислоты
2.1.2. Синтез органонеоргапических зольгель систем.
2.1.3. Неорганические модификаторы свойств зольгель системы. Приемы введения неорганических и органических добавок в золи
2.2. Описание основных технологических стадий формирования боросиликат юго НАН0К0МПИТА.
2.2.1. Синтез боросиликатных золей.
2.2.2. Методический подход при выборе органических высокомолекулярных соединений для модификации свойств зольгель систем.
2.2.3. Получение многокомпонентных боросиликатных зольгель систем.
2.3. Описание основных технологических стадий формирования фосфатного электроизоляционног о покрытия
2.3.1. Синтез золей на основе ортофосфорнои кислоты и нитратов металлов
2.3.2. Получение суспензий.
2.4. Физикохимические методы исследования свойств силикатных нанокомпозитов
2.4.1. Определение вязкости зольгель систем.
2.4.2. Термический анализ ксерогелей.
2.4.3. Инфракрасная спектроскопия
2.4.4. Особенности применения малоуглового рентгеновского рассеяния для определения фрактальной структуры зольгель систем
2.4.5. Применение импедансной спектроскопии для оценки протонной проводимости
2.4.6 Особенности рентгенофазового анализа покрытий
2.4.7. Просвечивающая электронная микроскопия
2.4.8. Качественный микрорентгеноспектрапъный анализ элементного состава композиционных фосфатных покрытий
2.4.9. Метод БЭТ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ФОСФОРОСИЛИКАТНЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА В ПРИСУТСТВИИ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ.
3.1. Влияние полионенов нл состояние и реологию фосфоросиликлтных зольгель систем.
3.2.0 физикохимических процессах, протекающих в фосфоросиликлтных нлнокомпозитлх.
3.2.1. Влияние ультразвукового воздействия на протекание процессов гидролиза и поликонденсации в фосфоросиликатных золях.
3.2.2. Исследование фазового состава фосфоросиликатных нанокомпозитов по результатам термического ирситгепофазового анализа.
3.2.3. Эволюция составов фосфоросиликатных ксерогелей в процессе гелеобразовапия и термообработки по результатам инфракрасной спектроскопии
3.2.4.Фрактальная структура фосфоросиликатных ксерогелей
3.2.5. Исследование протонной проводимости
3.3. Заключение.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В БОРОСИЛИКАТНЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА В ПРИСУТСТВИИ ОРГАНИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ.
4.1. Исследование роцессов структурооьразования и гелеобразования зольгель систем
4.2.0 физикохимических процессах, протекающих в боросиликатных нанокомпозитах
4.2.1 .Влияниеультразвукового воздействия на протекание процессов гидролиза и
поликонденсации в боросиликатных золях
4.2.2. Исследование фазового состава боросиликатных и гибридных нано композитов в процессе термообработки.
4.2.3. Эволюция составов боросиликатных ксерогелей в процессе термообработки
по результатам инфракрасной спектроскопии
4.2.4. Фрактальная структура боросиликатных ксерогелей.
4.3. Заключение
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ ФОСФАТНЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМ И ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ НИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
5.1 .Реологические свойства фосфатных золей
5.2.0 физикохимических процессах, протекающих в фосфатных композитах в процессе формирования композиционных покрытий
5.2.1.Влияние условий термической обработки на физикохимические процессы, протекающие в ксерогелях по результатам термического и рентгенофазового анализов
5.2.2. Влияние природы дисперсного наполнителя на морфологию поверхности композиционных покрытий
5З.Влияние ПРИРОДЫ дисперсных наполнителей на электрофизические свойства электроизоляционных стеклокерамических покрытий
5.4. Заключение
ГЛАВА 6. ВЫЯВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЗОЛЬГЕЛЬ СИНТЕЗА ФОСФОРОСИЛИКАТНЫХ, БОРОСИЛИКАТНЫХ И ФОСФАТНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ.
6.1. Определение корреляционных связей между фрактальными и
диэлектрическими характеристиками для фосфоросиликатных зольгель систем
6.2.Определение корреляционных связей между термическими и диэлектрическими характеристиками для фосфоросиликатных зольгель систем
6.3. О МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПОВЫШЕНИЕ ПРОТОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ ФОСФОРОСИЛИКЛТНЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМ.
6.4. Ультразвуковое влияние на гомогенизацию и активацию фосфоросиликлтных и боросиликатных зольгель систем.
6.5. Сравнение свойств боросиликатных нанокомпозитов в зависимости от структуры.
6.6.Стеклокерамические композиционные материалы на основе фосфатных золей
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для объяснения влияния и концентрации кремниевой кислоты на скорость иоликоидснсции предложены механизмы реакции, учитывающие способность кремния повышать координационное число с 4 до 6 по отношению к ионам фтора и гидроксила, амфотерпые свойства кремниевой кислоты, донорноакцепторные свойства кремния и т. Авторы , считают, что ноликоыденсацию кремниевой кислоты необходимо рассматривать как бимолекулярную реакцию нуклеофильного замещения Ян 2, проходящую по донорноакцеп горному механизму. Донорные свойства кремниевой кислоты обусловлены существованием у атомов кислорода силанольных групп неподеленной пары электронов, акцепторные свойства наличием у атома кремния пяти незаполненных низкоэнергетических Зс1орбиталсй. В сильнокислых растворах 2 возможно присоединение протона к свободной паре электоронов кислорода групп ОН молекул кремниевой кислоты. При 2 поликонденсацию можно представить как нуклеофильное замещение ионом Н0з0 гидроксильной группы в молекуле . По данным В. Н концентрация ионов водорода. Предложенное В. В. Стрелко уравнение позволяет качественно объяснить зависимость скорости полнконденсации от и катализирующее влияние ионов Н и ОН . Золь это коллоидная суспензия твердых частиц в жидкости, в которых дисперсная фаза так мала 1 нм, что гравитационными силами можно пренебречь, а доминирующими являются силы Вандсрваальса и кулоновские силы, т. Инерция дисперсной фазы весьма мала, поэтому возникает броуновское движение частиц, г. Частицы дисперсной фазы не всегда являются молекулами, но часто агрегатами, состоящими из множества молекул 7, . Основные компоненты для получения силикатного золя алкоксисилан прекурсор, вода, органический растворитель, катализатор процесса гидролиза. Исходные компоненты прекурсоры, используемые для приготовления золей, представляют собой лсгкогидролизующиеся соединения. В результате взаимодействия с водой они образуют полимолекулы или полисольватировапныс группы. В частности, широко используемыми соединениями в зольгель технологии являются алкоксиды элементов IV группы и некоторых элементов III и V групп периодической системы элементов, в том числе кремния алкоксисоединення. ОЯ4Т1ОЯгОК4ОсОК4, Интересно, что в этих же рядах возрастают ионные радиусы центрального атома соответственно, 0,, 0, 0,4, 0,7 и 0. КЧ 4, 6 6, 7, 8, а также степень его ненасыщенности разность между КЧ и валентностью 0, 2 2, 3, и 4. ГМЭОС ОС. В воде эти эфиры не растворяется, но медленно гидролизуется. Одним из основных факторов, влияющих на состав и свойства коллоидных растворов, является концентрация прекурсора ТЭОС. В зависимости от предъявляемых требований к свойствам получаемых материалов и условий зольгель синтеза содержание ТЭОС в органическом растворителе может меняться в широких пределах от 2 до мас. Концентрированные растворы являются более вязкими и возрастание вязкости, но мерс их старения, происходит быстрее, чем в менее концентрированных и, как следствие, золь с большим содержанием ТЭОС быстрее превращается в гель. В зависимости от состава золя, в том числе от природы и концентрации легирующих добавок, от того какой материал необходимо получить, меняется концентрация ТЭОС в золе. Так в работах 9,,,, показано, что мольное соотношение С2Н5ОН ТЭОС должно быть равно 4, а соотношение ИС ТЭОС может менятся от до , когда необходимо получить покрытия хорошего качества. Процесс взаимодействия ТЭОС с водой состоит из двух стадий гидролиза и поликонденсации. В зависимости от количества взятой для гидролиза воды эти процессы протекают поразному 7. Принято различать три типа реакций гидролиза ТЭОС по отклонению от соотношения ТЭОС вода от стехиометрической нормы ОЕ Н2О . Первый тип реакции гидролиз малым количеством воды. При этом образуется смесь высокомолекулярных органических соединений СгНзОппО п1. Недостаток воды приводит к получению высокомолекулярных соединений ВМС, которые могут последовательно конденсироваться с образованием силоксановых связей 0, наличие которых свидетельствует о поли конденсации продуктов гидролиза. В результате гидролиза избытком воды второй тип реакций образуется смесь поликремниевых кислот с большим молекулярным весом. Кислоты конденсируются, что приводит к выпадению осадка.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.296, запросов: 121