Ви є тут

Фулеренвмісні композити високодисперсних матеріалів на основі сполук силіцію з люмінесцентними властивостями

Автор: 
Хаврюченко Олексій Володимирович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U001665
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
СИНТЕЗ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
Як носії для фулерену було обрано різні форми високодисперсних матеріалів на
основі сполук силіцію (ВДМОСС), що мають різний характер поверхні: аеросил
А–300, монооксид силіцію, полігідридсилоксан (ПГС) і модифіковані аеросили. SiO
та ПГС мають гідрофобну поверхню з принципово різною будовою. Гідрофобність
поверхні має сприяти сорбції фулерену. Аеросил було частково модифіковано
вуглеводневими групами, оскільки такий носій залишається гідрофільним та здатен
сорбувати фулерен на гідрофобізованих ділянках поверхні. Для того, щоб задати
основні напрямки регулювання сорбційної здатності носія та тип зв’язування
фулерену з поверхнею, варіювалася довжина і природа прищепленої групи. У даній
роботі досліджувалися аеросили, частково модифіковані триметилсилільними,
октильними, октадецильними, вінільними, частково дегідрогенізованими октильними
та октадецильними групами.
2.1. Вихідні сполуки та реактиви
Як вихідні матеріали для синтезу SiO використовувався дрібнодисперсний
пірогенний кремнезем "Силлард П" (аеросил) виробництва Калуського
дослідно-експериментального заводу МНТК "Хімія поверхні" та металічний кремній.
Крім того, в роботі використовували комерційний порошкоподібний зразок SiO
"Monox Patinal" (Merck), >99% чистоти, отриманий з чистого металічного кремнію
за допомогою CVD-процесу.
Полігідридсилоксан було синтезовано золь-гель методом з триетоксисилоксану за
стандартною методикою [35].
У роботі використовували фулерен С60, отриманий за методом Кретчмера, очищений
та відділений від ізомерів за стандартними методиками [46] (Merck, 99%).
Метод отримання розчину С60FWS базується на перенесенні фулерену з органічного
розчинника (толуол) у воду. Рівномірний розподіл молекул фулерену досягається
за допомогою соніфікації [107]. Для приготування розчину були використані
зразки фулеренів С60 чистотою від 99.5% до 99.8%. Цей метод був застосований
для отримання розчину з концентрацією С60
0.14–1.4 мг/мл (~ 0.2–2.0 мM), що дорівнює розчинності фулеренів у деяких
органічних розчинниках. Отриманий темно-коричневий розчин є стабільним упродовж
12–18 місяців і більше при зберіганні в нормальних умовах
(4–40°С).
Органічні розчинники очищували перегонкою та зберігали над молекулярними
ситами. CHCl3 переганяли над ангідроном. i-PrOH переганяли над CaO.
Толуол марки х.ч. переганяли, багаторазово екстрагували H2SO4 (конц.) до
зникнення забарвлення шару кислоти, промивали водою та водним розчином Na2CO3,
осушували над CaCl2, повторно переганяли та абсолютизували над Na(мет.).
Зберігали толуол, очищений у такий спосіб, над Na(мет.).
Для модифікації поверхні аеросилу А-300 використовували наступні реактиви
виробництва фірми Merck: хлортриметилсилан (чистота > 99%), триетоксивінілсилан
(чистота > 98%), триетоксиоктилсилан (чистота > 97%), трихлороктадецилсилан
(чистота > 95%).
Для хроматографічних досліджень використовували комерційно доступні пентан,
пентен, гексан, гексен, гептан, гептен, хлороформ, бензол, стирол,
тетрагідрофуран (всі чистотою вище 99 мас.%, Aldrich Co.). Як наповнювач
використовували пірогенний кремнезем Aerosil 380 (Degussa Co., питома поверхня
S = 380 м2/г).
Синтетичні роботи проводили в атмосфері аргону з дотриманням методик Шленка.
2.2. Синтез та властивості плівки монооксиду силіцію
Синтез SiO проводили в трубках двох видів: алундовій марки "Pyrolan" та
алюміновій марки CICL, що здатні витримувати температури до 1500°С та вакуум до
10–5 торр. Нагрівали зону з реакційною сумішшю за допомогою трубчатої
електричної печі. Використовували дві саморобні печі: в першій нагрівним
елементом був дріт зі сплаву Корнілова, в другій – дріт марки Kanthal. При
проведенні синтезу важливими є дві умови: по-перше, необхід­ний великий
градієнт температури, щоб зона охолодження з температурою 400–900°С була
якомога коротшою; по-друге, сама піч (чи, принаймні, зона синтезу) має бути
короткою, щоб насичення об’єму парами SiO потребувало менше часу, а надлишкова
теплота не нагрівала трубку поза піччю.
Вакуум створювався за допомогою форвакуумного насоса та масляного дифузійного
насоса. Залишковий тиск вимірювався за допомогою іонізаційно-термопарного
вакуумметра "ВИТ-2".
Синтез проводився за стандартною методикою [134] (рис. 2.1). Реакційна суміш
Si+SiO2 у керамічному човнику (8) поміщалася в алюмінову трубку (7), з’єднану
через сферичний шліф (2) з вакуумним насосом. Герметизація трубки проводилась
за допомогою дюралевих переходів з гумовими прокладками (4), що притискалися до
трубки бандажами. Після досягнення вакууму ? 10–4 торр трубка за допомогою
електричної печі (5) протягом 30 хв. нагрівалася до температури 400°С для
остаточного видалення адсорбованої води, а потім до 1250°С. Нагрівання
проводилося протягом 4–5 годин. Чорний продукт SiO починав осаджуватись через
0.5–1 год. у вигляді плівки на трубках-конденсаторах (6) із кварцового скла, що
розміщували в зоні з температурою < 400°С. Утворення плівки SiO спостерігали
через коліно (3). В деяких випадках плівка відлущувалась від стінок трубки.
Після закінчення процесу трубку поступово (1–2 год.) охолоджували до
температури < 200°С, після чого її заповнювали аргоном через кран (1).
Трубки-конденсатори в струмені аргону з дотриманням методик Шленка переносили
до посудини Шленка, де продукт знімався за допомогою сталевого шпателя.
Рис. 2.1. Схема реакційного пристрою для синтезу SiO:
1 – кран,
2 – сферичний шліф,
3 – коліно,
4 – дюралеві переходи з гумовими прокладками,
5 – електрична трубчата піч,
6 – трубки-конденсатори з кварцового скла,
7 – алюмінова трубка,
8 – реакційна суміш.
Крім того,