Закономерности химического модифицирования поверхности оксидов алюминия, олова, меди и железа

• Автор: Белявский, Сергей Георгиевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность темы

2. Цели работы

3. Научная новизна

4. Практическое значение

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Строение и химическое модифицирование поверхности уоксида алюминия

1.1 Структура поверхности уоксида алюминия

1.2 Химическое модифицирование поверхности оксида алюминия

1.2.1 Модифицирование органосиланами

1.2.2 Модифицирование органическими кислотами
1.2.3 Метод силанизации гидросилилирования 2 О
2. Строение и химическое модифицирование поверхности диоксида олова
2.1 Кристаллическая структура диоксида олова
2.2 Гидроксильные группы на поверхности диоксида олова
2.3 Химическое модифицирование поверхности диоксида олова
3. Строение и химическое модифицирование поверхности
оксида меди II
3.1 Кристаллическая структура оксида меди
3.2 Химическое модифицирование поверхности оксида меди II
3.2.1 Модифицирование органосиланами
3.2.2 Модифицирование тиолами
4. Строение и химическое модифицирование поверхности
оксида железа
4.1 Гидроксиды и оксиды железа
4.2 Структура окисленной поверхности железа
4.3 Химическое модифицирование поверхности железа
4.3.1 Модифицирование органосиланами
4.3.2 Модифицирование тиолами
4.3.3 Модифицирование алкиламинами
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Химическое модифицирование поверхности оксидов алюминии, олова и меди арилсиланами
1.1 Носители
. 1.1 Синтез оксида меди II
1.2 Модификаторы
1.3 Получение уАОз, покрытого БЮг ВЮгуАЬОз
1.4 Модифицирование в обычных условиях
1.5 Модифицирование в безводных условиях
1.6 Элементный анализ
1.7 Инфракрасные спектры
1.8 Оценка гидролитической стабильности
1.9 Термические исследования
1. Сенсоры на основе нанокристалличсского диоксида олова
1. Химическое модифицирование поверхности сенсоров
1. Измерение чувствительности сенсоров на основе БпОг
2. Химическое модифицирование поверхности порошка карбонильного железа
2.1 Реактивы и оборудование
2.1.1 Синтез модификаторов
2.2 Очистка поверхности частиц карбонильного железа
2.3 Модифицирование поверхности порошка карбонильного железа
функциональными триэтоксисиланами
2.4 Двухстадийная обработка порошка карбонильного
железа силанам и
2.5 Модифицирование поверхности порошка карбонильного железа
диэтиловыми эфирами налкилфосфоновых кислот
2.6 Термогравиметрический анализ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1. ИКспектроскопни модифицированной поверхности оксидов алюминия, олова и меди
2. Влияние основных параметров реакции на строение
привитого слоя
2.1 Тип уходящей группы
2.2 Функциональность силана
2.3 Модифицирование во влажных условиях
2.4 Приготовление оксида алюминия, покрытого слоем
диоксида кремния
3. Гйдролитнческая стабильность привитых слоев
4. Термические исследования модифицированных образцов
5. Химическое модифицирование поверхности сенсоров на
основе диоксида олова
6. Химическое модифицирование поверхности порошка карбонильного железа
6.1 Схемы взаимодействия модификаторов с поверхностью
6.2 Измерение электрического сопротивления образцов
6.3 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия образцов
модифицированного карбонильного железа
6.4 Термогравимстрические исследования
модифицированных образцов
6.5 Антикоррозионная эффективность покрытий
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Так например, привитый слой на окисленной поверхности металлических порошков или пластин можно успешно исследовать методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС. В работе последовательно рассмотрены методы химического модифицирования поверхности оксидов алюминия, олова, меди и железа, закономерности влияния на плотность привитого слоя строения и функциональности элементоорганического модификатора, природы уходящей группы и условий синтеза. Приведены результаты систематического исследования физикохимических свойств поверхностномодифицированных материалов, их гидролитическая и термическая стабильность. Рассмотрены результаты исследования привитых слоев методами ИК и РФЭ спектроскопии. Спектр практического использования поверхностномодифицированных оксидных материалов чрезвычайно широк. Выявление закономерностей химического модифицирования позволяет регулировать свойства поверхности материалов в зависимости от поставленной практической задачи. В работе показано, что химическое модифицирование поверхности полупроводниковых газовых сенсоров на основе диоксида олова может являться действенным способом увеличения их чувствительности и селективности. Поверхность большинства металлов в нормальных условиях покрыта оксидной пленкой. В работе исследована возможность химического модифицирования такой поверхности с целью создания на ней гидрофобных или экранирующих слоев. В работе показано, что иммобилизация функциональных триэтоксисиланов и диэтиловых эфиров налкилфосфоновых кислот на окисленной поверхности железа позволяет надежно экранировать металл от внешних воздействий и может быть действенным способом защиты от коррозии. Химия поверхности оксида алюминия сложна. Существует большое число кристаллических модификаций, аморфных, гидратированных и смешанных форм. Одной из них является аокись алюминия, получаемая при прокаливании модификации А1ОНз, называемой диаспором, а также путем продолжительного нагревания других модификаций оксидов алюминия до С. Также существуют высокотемпературные практически безводные оксиды, получаемые при температурах 0 С, называемые 5оксидами. Оксиды получают при прокаливании гидроокиси алюминия при температурах не выше 0 С. Наибольшее распространение в качестве носителя получил уоксид, поскольку эта форма наиболее аморфна и, следовательно, имеет наиболее развитую поверхность. Он представляет собой смесь фаз, различающихся по степени упорядочения атомов алюминия в кубической плотнейшей упаковке, и его строение может быть описано как дефектная структура шпинели, в которой не все октаэдрические и тетраэдрические пустоты заняты атомами алюминия. А1гОз содержит до 1 2 структурной воды 1, его поверхность, как и поверхность БЮг, при комнатной температуре покрыта гидроксильными группами 2. В работе 3 приводится информация о том, что эти ОНгруппы находятся на поверхности, а не в объеме кристаллов, о чем свидетельствует корреляция данных о количестве воды на поверхности, полученных с использованием дейтерообмена, и потери массы при обжиге. Теоретический расчет на основе данных об упаковке атомов кислорода на поверхности АЬОз и параметров кристаллической решетки дает максимальную плотность поверхностных гидроксилов нм2 1 3. Масспскгромстричсским анализом продуктов обмена с дейтерием получена величина нм2. При нагревании ОНгруппы обратимо удаляются. Доказано, что при комнатной температуре оксид алюминия поглощает воду в виде недиссоциированных молекул воды, при нагревании выше 0 С часть молекул десорбируется, а часть реагирует с образованием ОНгрупп при температурах до 0 С. НгО, но даже при нагревании до температуры 0 С в вакууме в оксиде алюминия все еще остается несколько десятых процента воды. ОНгруппы на поверхности оксида алюминия ведут себя как бренстедовские кислотные центры 4. Однако же, внешняя поверхность оксида алюминия не способна к протонированию сравнительно сильных оснований типа пиридина. Это доказывает отсутствие на поверхности сильных протонодонорных центров. Рис. Льюисовский кислотный центр рис. А1 .