Влияние строения привитого слоя и структурных параметров носителей на адсорбционные свойства полифторалкилкремнеземов (1105553), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

При этом, использовали экспериментальныезначения суммарных объемов по бензолу/гексану (для SBA-F рассчитаны на 1 г SBA в образце[2]) и рассчитанные значения dp (по бензолу или гексану на SBA), следовательно dС SBA-F (по132С6Н6/C6H14) = dp*-2.4) Диаметр пор dp** (по бензолу или гексану на SBA-F) оценивали по уравнению dp** =4 V /Sуд, где V для SBA-F (по С6Н6/C6H14) рассчитывали по уравнению V  amax Vm , а Sуд дляSBA-F определяли по адсорбции азота, отсюда dС SBA-F (по С6Н6/C6H14) = dp** - 2.Аналогичные варианты расчетов для определения dC были использованы и для системыбензол/гексан и SG-F.Таблица IV.3.9 Значения cos для бензола на исследованных образцах№ расчета1)2)3)4)SBA-F0.710.600.650.63SG-F0.650.640.650.73Таблица IV.3.10 Значения cos для гексана на исследованных образцах№ расчета1)2)3)4)SBA-F0.860.750.790.79SG-F0.890.750.870.84Таблица IV.3.11 Экспериментальные значения cos(нат/отт) и (нат/отт) для бензола и гексана,полученные методом сидячей капли на модифицированной перфторгексилсиланом кремниевой(F/Si) пластинкеБензолcos(нат/отт)*(нат/отт)*Гексан*0.55/0.5757/55**данные предоставлены А.Ю.

Фадеевым0.87/0.91*30/24*При сопоставлении полученных данных на исследованных образцах SBA-F, SG-F, видно,что различия в cosθ и θ невелики (таблица IV.3.9, IV.3.10, П.IV.3.1, П.IV.3.2), в отличие отадсорбционных данных, полученных на этих образцах адсорбционно-статическим и ГХметодами(см. раздел IV.1, IV.2).Всвоюочередь,данныйрезультат,подтверждаетпредположение о том, что метод определения cos является «наиболее поверхностным» из всехизвестных методов исследования поверхности, так как полученная информация характеризуетсамую периферийную часть привитого слоя толщиной всего в несколько ангстрем. Как иследовало ожидать, увеличение поверхностного натяжения адсорбата способствует увеличению133краевого угла смачивания.

Так, cosθ, вычисленный из изотерм адсорбции гексана, превышаетсоответствующее значение для бензола.Используя рассчитанные из изотерм адсорбции N2, значения cos для бензола илигексанатак, для примера, использовали значения cos, полученные из второго вариантарасчета: cos  0.6, 0.64 для системы бензол - SBA-F SG-Fи cos  0.75 для системыгексан - SBA-F SG-F, с помощью дифференциальных кривых для dm нашли dC, а затем dp.

Нарисунках IV.3.10, IV.3.11 представлены данные на SBA-F и SG-F, из которых следует, чтополученные значения cosθ дают возможность рассчитать кривые распределения пор поразмерам, описывающие «экспериментальные» данные на SBA-F по N2 с приемлемойточностью.Представленные подходы расчета косинуса угла смачивания приводят к близкимрезультатам и неплохо согласуются со значениями, полученными методом сидящей капли намодифицированной тем же силаном кремниевой пластинке (F/Si) (таблица IV.3.11). Какпоказано выше (рисунок IV.1.18), адсорбция воды на фторкремнеземах незначительна, а ККГ неотмечается, что обусловлено несмачиваемостью поверхности пор этим жидким адсорбатом(σ  72 мН/м, θ > 90о).Полученные результаты позволяют дать полуколичественную или, по меньшей мере,качественную интерпретацию экспериментальных фактов, т.е.

особенностей капиллярныхявлений в лиофобных порах, что важно как для практического применения фторсодержащихповерхностей, так и развития теоретических вопросов адсорбции.134V ВЫВОДЫ1. Установлено, что в группе исходных носителей с разными параметрами пористой структурынаименьший размер пор у SBA служит основной причиной роста термодинамическиххарактеристик адсорбции.2. Показано, что модифицирование поверхности кремнеземов приводит к снижению величинадсорбции.Уменьшениеконцентрациипривитыхгруппусиливаетвлияниенемодифицированной поверхности кремнеземов на адсорбцию молекул разной природы, адля широкопористых кремнеземов сокращение длины привитой цепи уменьшает вкладлатеральных взаимодействий с привитым слоем.3.

Обнаружено, что поверхность кремнеземов, модифицированных полифторорганическимисоединениями, обладает редким набором свойств, в частности, высокогидрофобных исравнительно низкоэнергетических, но при этом достаточно полярных по отношению корганическим соединениям, что ярко проявляется при исследовании образцов стрифункциональными модификаторами в условиях ГХ, т.е. в области предельно малыхзаполнений.Важнымфактором,определяющимхарактервзаимодействийиихсоотношение, является распределение электронной плотности в привитых радикалах,зависящее от их структуры.4. Образование октильного привитого слоя с помощью трифункционального силана позволяетполучать поверхности со сравнительно высокой энергией дисперсионных взаимодействий.Однако дополнительной силанизацией в отношении большинства исследованных веществ,включая воду, достигаются достаточно высокие экранирующие свойства, присущиеплотнейшемупокрытию,сформированномуспомощьюмонофункциональногомодификатора.5.

Установлено, что в отличие от гексана и бензола, наблюдается незначительное влияниеприроды модификатора и его концентрации на адсорбцию азота. Предложены подходы коценке углов смачивания для углеводородов на полифторалкильных поверхностях, которыеприводяткобъяснениюнетривиальныхзависимостей,связанныхсвлияниеммодифицирования на свойства кремнеземов в области капиллярно-конденсационногопроцесса в лиофобных порах.6.

Использование фторалкильных модификаторов при лиофобизации кремнеземов приводит кполучению супергидрофобных поверхностей. При этом различия в плотности прививкимодификаторов, длине фторалкильной цепи, а также пористая структура носителянезначительно влияют на эти свойства материалов.135VI Список литературы1.А.В. Киселев. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии.

М.:Высш. шк. 1986. 360 с.2.Под ред. Г.В. Лисичкина. Химия привитых поверхностных соединений. М.: Физматлит.2003. 592 с.3.A. Hozumi, B. Kim, T. J. McCarthy. Hydrophobicity of Perfluoroalkyl Isocyanate Monolayerson Oxidized Aluminum Surfaces. // Langmuir. 2009. V. 25. № 12. P. 6834–6840.4.A. Vilcnik, I. Jerman, B. Orel. Structural Properties and Antibacterial Effects of Hydrophobicand Oleophobic Sol-Gel Coatings for Cotton Fabrics. // Langmuir. 2009. V. 25.

№ 10.P. 5869–5880.5.M. Minglin, M. Randal. Superhydrophobic surfaces. // Current Opinion in Colloid & InterfaceScience. 2006. V. 11. P. 193–202.6.A. Voelkel, B. Strzemiecka, K. Adamska. Inverse gas chromatography as a source ofphysiochemical data. // Journal of Chromatography A. 2009. 1216. P 1551–1566.7.Г.В. Лисичкин, А.А. Сердан, С.М. Староверов, А.Я. Юффа. Модифицированныекремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии. // М.: Химия. 1986.

248 с.8.A. Steele, I. Bayer. Inherently Superoleophobic Nanocomposite Coatings by SprayAtomization. // Nano Lett. 2009. V. 9. № 1. P. 501–505.9.А.Ю. Фадеев, В.А. Ерошенко. Смачиваемость пористых кремнеземов, химическимодифицированных фторалкилсиланами, по данным водяной порометрии. // Коллоидн.журн. 1996.

Т. 58. № 5. С. 692-696.10.S. Marcinko, R. Helmy, A. Y. Fadeev. Adsorption properties of SAMs supported on TiO2 andZrO2. // Langmuir. 2003. V. 19. № 7. P. 2752-2755.11.V. Meynen, P. Cool, E.F. Vansant. Verified Synthesis of Mesoporous Materials. // Micropor.Mesopor. Mater. 2009. V. 125. P. 170-223.12.U. Ciesla, F.

Schuth. Ordered mesoporous materials. // Micropor. Mesopor. Matter. 1999. V.27. P. 131-150.13.F. Schuth, W. Schmidt. Advanced Engineering Materials. // Micropor. Mesopor. Matter. 2002.V. 4. №5. P. 269-279.14.D. Zhao, Q. Huo, J. Feng, B. F. Chmelka, G. D. Stucky. Triblock and Star Diblock Copolymerand Oligomeric Surfactant Syntheses of Highly Ordered, Hydrothermally Stable, MesoporousSilica Structures. // J. Am. Chem. Soc.

1998. V. 120. P. 6024-6036.13615.B. Trewy, S. Y. Victor. Biocompatible mesoporous silica nanoparticles with differentmorphologies for animal cell membrane penetration. // Chemical Engineering Journal. 2007.V. 137. P. 23–29.16.D.A. Stenger, J. H. Georger, C. S. Dulcey. Coplanar molecular assemblies of amino- andperfluorinated alkylsilanes: characterization and geometric definition of mammalian celladhesion and growth. // J.

Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 8435-8442.17.J.P. Yang, D.X. Yuan, B. Zhou. Studies on the effects of the alkyl group on the surfacesegregation of poly(n-alkyl methacrylate) end-capped 2-perfluorooctylethyl methacrylatefilms. // J. Coll. Interface Sci. 2011. V.

359. P. 269-278.18.Ю.В. Патрушев, В.Н. Сидельников, М.К. Ковалев. Хроматографические свойстваструктурированного гибридного органо-неорганического сорбента на основе диоксидакремния. // Тезисы Всероссийской конференции «Хроматография – народномухозяйству». Дзержинск. 2010. С. 28.19.A. Susarrey-Arce, Á. G. Marín, H. Nair, L. Lefferts, J. G. E. Gardeniers, D. Lohse. Absence ofan evaporation-driven wetting transition on omniphobic surfaces. // Soft Matter.

2012. V. 8. P.9765-9770.20.S. Pan, A. K. Kota, J.M. Mabry, A. Tuteja. Superomniphobic Surfaces for Effective ChemicalShielding. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. P. 578–581.21.E. Burunkaya, N. Kiraz, O. Kesmez, M. Asilturk. Sol–gel synthesis of IPTES and D10Hconsisting fluorinated silane system for hydrophobic applications. // J. Sol-Gel Sci. Technol.2010. V. 56. P. 99–106.22.A.Y. Fadeev.

Характеристики

Список файлов диссертации