Полимер-опосредованный синтез и свойства органо-кремнистых наночастиц

• Автор: Пальшин, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

Глава 1 Конденсация кремниевой кислоты i vi и формирование биокремнезма

1.1 Конденсация монокремниевой кислоты в водной среде

1.2 Конденсация кремниевой кислоты в присутствии полимеров.

1.3 Модели, описывающие процесс формирования створки диатомей

Глава 2 Синтез и свойства наночастиц и композитов на основе

полимерных аминов и амфолитов обсуждение результатов

2.1. Влияние водорастворимых полимерных аминов на конденсацию кремниевой кислоты

2.2 Конденсация кремниевой кислоты в присутствии полимерных амфолитов

2.3 Влияние полимерных аминов и амфолитов на наночастицы поликремниевой кислоты
2.4 Роль органокремнистых наночастиц в понимании процессов биосилификации
2.5 Органокремнистые наночастицы прекурсоры нанокомпозитов.
2.6 Перспективные области применения органокремнистых наночастиц.
Глава 3 Объекты и методы исследования.
3.1 Подготовка исходных веществ.
3.2 Получение полимеров.
3.4 Спектральные исследования.
3.5 Фотометрическое определение кремневой кислоты в виде молибденовой сини.
3.6 Определение содержания кремния в композитных осадках
3.7 Расчет составов композитов
3.8 Потенциометрическое титрование
3.9 Микроскопия.
3. Светорассеяние.
3. Изучение сорбции меди
3. Изучение устойчивости образцов в различных агрессивных средах.
3. Увеличение удельной поверхности кремнистых материалов
3. Получение нанорельефных аминофункционализированных поверхностей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Изучение конденсации кремниевой кислоты в наше время является весьма актуальным, так как многие изобретения в сферах электроники, биотехнологии, медицины, катализа, производства сорбентов и наноматериалов связаны с использованием кремнезема и композитов на его основе 9. В последнее десятилетие конденсацией КК активно занимаются специалисты в области биоинспирированных и биомиметических систем. Толчком к этому послужили исследования сложных кремнистых структур в биосилифицирующих организмах диатомеях и губках. На данный момент существует ряд обзорных работ, в которых обобщены сведения о биосилификации и процессах конденсации КК в присутствии водорастворимых полимеров , приводящей к самоорганизации в различные кремнистые и композитные структуры. Он выделял две стадии образования геля кремнезема первая образование плотных дискретных частиц кремнезема с i0i связями, и вторая связывание этих частиц подобными же связями в некий жесткий каркас. Самая интересная и основная, на наш взгляд, стадия это конденсация монокремниевой кислоты КК, так как именно этот процесс служит фундаментом последующих конструкций. На конденсацию КК оказывает влияние целый ряд факторов, таких как температура, среды, концентрация, наличие посторонних веществ. Известно, что КК растворима и стабильна в воде при С в течение длительного времени, если е концентрация меньше 23 мМ 7. Превышение этой равновесной концентрации приводит к конденсации КК с образованием димеров, тримеров и олигомеров. Повышение концентрации ОН4 также приводит к ускорению процесса конденсации, образованию золей и их дестабилизации в гели. Значения константы диссоциации КК оценивались различными методами 7, , . По данным рК отрыва первого рКа9,0, протона константу вычисляли из значений электропроводности очень чистого раствора ортокремниевой кислоты. Данные константы вызывают сомнения, так как последовательное отщепление протонов от кислоты не может происходить без изменения константы равновесия. Для поликремниевой кислоты ПКК с увеличением молекулярной массы наблюдается увеличение кислотности . Авторы работы , исследуя кислотность на поверхности кремнезема, определили истинную константу кислотности ПКК на основании результатов титрования геля кремнезема в 0,1 М растворе КаС4 при С, она составила рКао6,80,2. Определение констант скоростей реакции конденсации основывается на измерении концентрации ортокремниевой кислоты в растворе. Концентрацию КК можно определять колориметрическим методом молибденовой сини 7, . Данный метод заключается в том, что образуется кремнемолибденовая кислота, восстанавливаемая метолом, определение ведется колориметрически на длине волны 0 нм. Условия реакции подобраны таким образом, чтобы с молибдатным реагентом взаимодействовали только i4 и е димер. При этом более конденсированная КК не гидролизуется. В некоторых случаях в процессе конденсации КК может наблюдаться индукционный период. На продолжительность этого периода влияет как среды, так и температура, ионная сила и концентрация КК, однако его можно сократить при увеличении концентрации раствора . Стоит отметить, что зависимость логарифма константы скорости реакции конденсации КК ,8 мМ и ниже от при низкой ионной силе 0, М имеет перегиб в нейтральной области рост при низких падение при выше 7 . Но при ионной силе 0, М происходит рост логарифма константы скорости при повышении . Увеличение концентрации КК приводит к ускорению конденсации Рис. При высоких ускорение конденсации наблюдается при более низком пороге концентрации КК. Процесс гелеобразования представляет собой спекание синтеринг ближайших частиц кремнезема. Кп пришли к выводу, что е порядок п составляет 2 и 3 в зависимости от 1, i и п2 при 8,5. В то же время , x и , с соавторами посчитали . Iii, с соавт. Кп 4го порядка. Рремя. Рисунок 1. Конденсация КК протекает по ионному механизму нуклеофильного замещения ,8. Нуклеофильным агентом выступают отрицательно заряженные ионы КК и е продукты е конденсации Рис. При рН2 скорость процесса пропорциональна концентрации гидроксильных ионов, акцептирующих протоны от нейтральных молекул ОН4, после чего заряженные силанольные частицы атакуют нейтральную молекулу с образованием димера.