Периодичность формообразования и физико-химические свойства кремниевой кислоты

• Автор: Зиганшина, Ксения Романовна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Химия кремниевых кислот.

1.2 Полимеризация кремнезема.

1.2.1 Общая теория полимеризации

1.2.2 Влияние на процесс гелеобразования.

1.2.3 Монокремниевая кислота

1.2.4 Поликремниевая кислота

1.2.5 Реакции кремниевой кислоты с катионами металлов.

1.3 Супрамолекуляриая структура текстура пористых тел на основе кремнезема.

1.3.1 Морфология пористых и дисперсных систем на основе кремнезема
1.3.2 Механизмы и стадии формирования текстуры систем на основе кремнезема, получаемых методами осаждения
1.4 Модель адсорбционного взаимодействия ионов элементов с кремнезмной сеткой геля.
1.5 Альтернативный характер структурообразования и физикохимические свойства дисперсных систем
1.5.1 Адсорбция. Динамический характер адсорбции
1.5.2 Реологические исследования
1.5.3 Исследования оптических свойств.
1.5.4 Квантовохимическое моделирование.
1.6 Порядок и хаос на примере жидких кристаллов
1.7 Самоорганизация в химических реакциях
1.8 Авговолновые процессы
1.9 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Синтез образцов гелей на основе кремниевой кислоты индивидуальных и смешанных.
2.2 Электронная и оптическая микроскопия гелей.
2.3 Исследование оптических характеристик гелей
2.3.1 Получение спектральных зависимостей гелей.
2.3.2 Получение кинетических зависимостей оптической плотности гелей.
2.3.3 Индикаторный метод определения кислотности среды гелей.
2.4 Сорбционные исследования гелей. Влияние импульсного магнитного поля на сорбционные характеристики гелей
2.5 Квантовохимическое моделирование структурных элементов гелей на основе кремниевой кислоты
2.6 Исследование динамической вязкости гелей во времени.
ГЛАВА 3 АНИЗОТРОПНОСТЬ ТЕКСТУРЫ ГЕЛЕЙ КРЕМНИЕВОЙ
КИСЛОТЫ.
3.1 Сравнение текстуры силикагелей и аморфных сплавов.
3.2 Выводы по результатам микроскопирования и фотографирования гелей кремниевой кислоты
ГЛАВА 4 ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИЗМЕНЕНИЯ СРЕДЫ
ГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ
4.1 Особенности оптических свойств гелей кремниевой кислоты
4.2 Периодичность изменения среды при формировании гелей кремниевой кислоты.
4.3 Сравнение спектральных свойств и временных зависимостей среды индивидуальных силикагелей и смешанных гелей кремниевая кислота оксигидрат иттрия
4.4 Выводы по результатам исследований оптических свойств и временных зависимостей среды гелей на основе кремниевой кислоты
ГЛАВА 5 ИЗМЕНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЕЛЕЙ 6 КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ.
5.1 Изменение сорбционной активности гелей кремниевой кислоты
под воздействием импульсного магнитного ПОЛЯ
5.2 Кваитовохимическис расчеты вероятных структур олигомеров кремниевой кислоты в сопоставлении с результатами сорбционных исследований.
5.3 Выводы по результатам сопоставления сорбционных исследований и моделирования фрагментов матрицы геля кремниевой кислоты
ГЛАВА 6 ОСОБЕННОСТИ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЕЛЕЙ
КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ
6.1 Временные зависимости динамической вязкости гелей кремниевой кислоты в сравнении с зависимостями гелей оксигидратов других элементов
6.2 Выводы по результатам исследования реологических свойств гелей кремниевой кислоты.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При поглощении дисперсионной среды последняя заполняет поры геля кремниевой кислоты, не вызывая изменения его объема. Вследствие этого высушенный гель кремниевой кислоты порист, обладает большей поверхностью и является хорошим адсорбентом. Гели системы устойчивые, они изменяют структуру со временем стареют. Обычно изменение структуры геля сопровождается выделением дисперсионной среды, уплотнением геля и уменьшением его объема. Этот процесс называется синерезисом. Общая причина синерезиса в перегруппировке системы в более стабильное состояние в связи с переходом от коагуляции во втором к коагуляции в первом минимуме потенциала взаимодействия с болсс плотной упаковкой частиц и большим числом связей между ними. Такое самоуплотнение можно рассматривать как фазовый переход с изменением агрегатного состояния и, соответственно, плотности, внутренней энергии и энтропии. Степень объемной усадки зависит от плотности исходного геля, вида и содержания электролита, температу ры и от размеров образца геля. Некоторые гели способны переходить в золь или в раствор при перемешивании, встряхивании и других механических воздействиях. Такое явление называется тиксотропией. Обычно после прекращения механического воздействия раствор и золь переходят обратно в гель. Структура гелей. Гель может удерживать огромное количество дисперсионной среды, сохраняя свойство твердого тела. Ячеистая структура гелей определяется присутствием в нем ассиммстричных неравномерно сольватированных частиц или молекул. Эти частицы имеют вытянутую форму, причем сольватируются они только по краям концы такой частицы или слабо сольватированы, или совсем не сольватированы. Поэтому при образовании геля частицы агрегируются своими концами, образуя ячеистую структуру. Ячейки такой структуры заполнены дисперсионной средой или раствором вещества, составляющего скелет геля см. При высушивании хрупких гелей ячейки сохраняются неизменными создастся пористая структура сухих гелей. При высыхании эластичных гелей ячейки деформируются, уменьшая объем геля. Силикагель всегда привлекал внимания исследователей в различных областях. Ещ в начале века установлено, что кристаллы малорастворимых в воде веществ в силикагеле получаются совершеннее и больше по размеру 4. Так как силикагель представляет собой поликремнисвую кислоту очень много внимания уделялось связи кислотноосновных характеристик геля с другими его свойствами. Ещ Планком 5 было показано, что наименьшее время заставания геля, следовательно, наивысшая скорость полимеризации наблюдается при 8. Из его работы следует, что процессы полимеризациидеполимеризации после видимого застывания геля не останавливаются. В ходе сиперезиса заметно увеличивается от 7 до 8. Скорость синерезиса не остатся постоянной, а уменьшается по кривой с течением времени. Общие представления о структуре силикагеля в нейтральной и кислой области даются в работе БлаикаРаймшусселя 6. Считается, что теория фибриллярной волокнистой структуры наилучшим образом описывает природу химических гелей, к которым относится силикагель. Постулируются тврдая и жидкая фазы, обе непрерывные тврдая фаза образует волокнистую структуру и содержит жидкую в порах. Таким гелям недостат тиксотропии, и они показывают такую тврдую структуру, что даже при ультразвуковом воздействии связи разрываются трудно. При взбалтывании после гелеобразования эти гели не будут самозалечиваться и застывать заново. Изза этого должна проявляться особая осторожность, чтобы избежать образования пузырей во время приготовления геля, с началом его формирования они остаются стабильными и не сжимаются. Волокнистый тип структуры должен проявлять высокую степень упругости, которая есть у гелей кремниевой кислоты и радиационно либо химически связанных гелей из органики. Механическое искривление будет приводить к изменению формы волокон с увеличением сопротивления дальнейшему искривлению. Вероятно, скорее это включает выпрямление нерегулярных цепей, чем растягивание каждого волокна. Когда они вытянутся далее определнной точки, структура разрушается вследствие высокого модуля упругости цепей.