Получение гибридных нанокомпозитов золь-гель-методом

Рефераты по химии / Золь-гель метод / Получение гибридных нанокомпозитов золь-гель-методом

С экологической точки зрения оптимальными являются бессточные способы получения композиционных материалов, в частности, золь-гель-метод (sol-gel или spin-on-glass process) (напомним, что золи и гели — это соответственно жидкие и студнеобразные коллоидные системы, а коллоидные системы — это дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — суспензиями и эмульсиями). Золь-гель-метод — удобный путь получения дисперсных материалов, он позволяет исключить многочисленные стадии промывки, так как в качестве исходных веществ используют соединения, не вносящие примеси в состав конечного продукта.[4, 127] Этот метод основан на реакциях полимеризации неорганических соединений и включает следующие стадии: 1) приготовление раствора (в качестве растворителей служит алкоголь (Alk) — спирты разной природы); 2) образование геля; 3) сушка; 4) термообработка. Обычно исходными веществами служат алкоксиды металлов с общей формулой M(OR)„ (M = Si, Ti, Zr, V, Zn, Al, Sn, Ge, Mo, W, лантаниды и др., R = Alk, Ar), которые гидролизуются при добавлении воды; реакцию проводят в органических растворителях. Последующая полимеризация (конденсация) приводит к формированию геля. Например, при п = 4

M(OR)4 + 4Н20 -> М(ОН)4 + 4ROH,

mМ(ОН)4 -> (М02)m + 2mН20.

Разумеется, реальный процесс намного сложнее и протекает по многомаршрутному механизму. При этом существенное значение имеют условия протекания: использование катализаторов, природа металла и алкоксигруппы.

Таким образом, золь-гель-процесс включает гидролиз, полимеризацию (химически контролируемую конденсацию) гель-прекурсора, нуклеацию (образование зародышей) и рост частиц с их последующей агломерацией. В качестве прекурсоров чаще всего используют тетраметилоксисилан (ТМОС) или тетраэтоксисилан (ТЭОС), которые формируют силика-гелевую структуру («хозяин») вокруг допанта («гость») и тем самым создают как бы специфическую клетку-ловушку. Нуклеация протекает через образование полиядерного комплекса, концентрация которого увеличивается, пока не достигается некоторое пересыщение, определяемое его растворимостью. С этого момента начинается рост зародышей, а новые зародыши уже не образуются. На стадии образования геля (желатинизации) можно проводить пропитку гелей ионами различных металлов.

Образующиеся оксополимеры имеют структуру ультратонкой пористой сетки с размерами пор 1 . 10 нм, подобную структуре цеолитов. Их удельная поверхность (S д) в зависимости от условий синтеза составляет 130 . 1260 м /г, насыпная плотность равна 0,05 . 0,10 г/см . Условия сушки, во время которой происходит удаление летучих компонентов, определяют текстуру продукта.[4, 128] Образование структуры и текстуры продукта завершается на стадии термообработки.

Информация о химии

Классификация по атомному весу

Со времен Дальтона до 1860 в химии не было точного определения понятия атомного веса. Система, основанная на «эквивалентных весах», предложенная английским химиком Уильямом Волластоном (1766–1828), опиралась на с ...

Прегль (Pregl), Фриц

Австрийский химик Фриц Прегль родился в Лайбахе (ныне Любляна, Югославия), в семье служащего казначейства Раймунда Прегля и Фредерики (Шлакер) Прегль. Мальчик рано потерял отца и в 1887 г., окончив гимназию в Лайбахе, переехал с м ...

Аминокислотные остатки расскажут о возрасте пятен крови

Химики их США разработали простой и быстрый метод определения возраста пятен крови. Новый метод основан на измерении значения естественной флуоресценции. Информация о том, когда появилось то или иное пятно крови, позволяет экспер ...