РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Матеріали
В роботі використовували пірогенні кремнеземи з різною питомою поверхнею,
пірогенні бінарні алюмо- та титанокремнеземи з різним вмістом другого оксиду, а
також потрійний алюмотитанокремнезем. Для досліджень фотокаталітичної
активності титанокремнеземів окрім пірогенних використовували нашаровані ТК, що
були отримані Вороніним Є.Ф. і Пахловим Є.М. (ІХП) методом нашарування з
газової фази [111]. Деякі характеристики досліджуваних оксидів наведено в
табл. 2.1.
Пірогенним методом синтезу називають парогазовий гідроліз SiCl4, TiCl4 та
AlCl3 (окремо чи сумісно) у воднево-повітряному полум’ї при температурі 1100 –
1400 оС [152-154]:
2H2 + O2 > 2H2O (2.1)
SiCl4 + 2H2O > SiO2 + 4HCl (2.2)
TiCl4 + 2H2O > TiO2 + 4HCl (2.3)
2AlCl3 + 3H2O > Al2O3 + 6HCl (2.4)
TiCl4 + SiCl4 + 4H2O > TiO2/SiO2 + 8HCl (2.5)
2AlCl3 + SiCl4 + 5H2O > Al2O3/SiO2 + 10HCl (2.6)
SiCl4 + TiCl4 + 2AlCl3 + 7H2O > Al2O3/TiO2/SiO2+ 14HCl (2.7)
Розмір частинок і характеристика продукту гідролізу залежить від температури
полум’я, складу газу і швидкості потоку на виході з пальника [152-153]. Питома
поверхня високодисперсних оксидів, які одержують пірогенним методом, залежить,
в першу чергу, від швидкості витікання реакційної суміші: зростання Sпит при
збільшенні швидкості газового потоку пов’язане з меншим часом перебування
частинок у зоні активного формування. Співвідношення компонентів у реакційній
суміші суттєво впливає на агрегацію первинних частинок і адсорбційні
властивості поверхні
Табл. 2.1
Деякі фізико-хімічні характеристики пірогенних і CVD оксидів
Умовне позначення
Зразок
Метод синтезу
Sпит,
м2/г
Склад, % (мас.)
SiO2
TiO2
Al2O3
А-50
SiO2
пірогенний
52
100
А-300
230
100
А-500
492
100
TiO2
TiO2
50
100
Al2O3
Al2O3
140
100
ТК2
TiO2/SiO2
77
98
ТК9
188
91
ТК14
137
86
14
ТК20
86
80
20
ТК36
115
64
36
ТК40
109
60
40
ТК65
34
35
65
ТК94
30
94
CVD-TK 2.5%
CVD
270
97,5
2,5
CVD-TK 5%
254
95,0
CVD-TK 9.6%
273
90,4
9,6
CVD-TK 16.8%
217
83,2
16,8
CVD-TK 22%
187
78
22
CVD-TK 33%
154
67
33
АК1
Al2O3/SiO2
пірогенний
207
98,9
1,1
АК3
188
97
АК6
76
94
АК8
308
92
АК23
353
77
23
АК30
180
70
30
АК75
118
25
75
АТК50
Al2O3/TiO2/SiO2
38
28
50
22
по відношенню до води. Для ВДК вміст термінальних ОН-груп змінюється антибатно
Sпит [152]. Різниця в швидкості гідролізу SiCl4, TiCl4 і AlCl3 (який
димеризується – Al2Cl6) впливає на структуру складних титано- і
алюмокремнеземів, що отримуються сумісним гідролізом цих хлоридів. Так,
оскільки швидкість гідролізу AlCl3 менша за SiCl4, оксид алюмінію
концентрується переважно в поверхневому шарі бінарного оксиду. Інгібуючий вплив
SiO2 на міжфазний перехід анатаз-рутил приводить до того, що TiO2 в бінарних
титанокремнеземах знаходиться в формі анатазу або аморфній формі. Проте
присутність Al2O3 впливає на модифікацію рутилу стабілізуючим чином і тому в
потрійному Al2O3/TiO2/SiO2 спостерігаються як анатаз, так і рутил [35].
Метод молекулярного нашарування (CVD - chemіcal vapor deposіtіon) полягає в
хемосорбції і подальшому гідролізі TiCl4 за схемою [111, 155]:
TiCl4 H2O
?SiOH] n > ?SiOH]nTiCl4-n > ?SiOH]nTi(OH)4-n, (2.8)
-HCl
де значення n може змінюватись від 1 до 3 в залежності від умов проведення
процесу.
Методику синтезу досліджуваних CVD-зразків викладено в [111].
Рентгеноструктурний аналіз одержаних CVD-титанокремнеземів показав, що навіть у
зразку, який містить тільки 2,5 % (мас.) TiO2, вже спостерігається фаза
анатазу, тобто TiO2 в складі CVD-титанокремнеземів утворює не моношар, а майже
окрему полікристалічну фазу [39].
Для моделювання взаємодії досліджуваних високодисперсних оксидів з полімерами
та білками було обрано об’єкти, що мають медичне застосування:
полівінілпіролідон (ПВП) та осеїн.
ПВП – це безбарвний, прозорий, термопластичний, аморфний, гігроскопічний
полімер з молекулярною масою від 8000 до 1000000 і густиною 1,19 г/см3 [156].
Функціональними групами ПВП є лактамні цикли, які обумовлюють його високу
схильність до утворення водневих зв’язків. В роботі було застосовано
фармакопейний полівінілпіролідон з молекулярною масою 12000 [157], який
використовують як основу для дезінтоксикуючого препарату гемодезу. Гемодез
являє собою 6 %-ний розчин низькомолекулярного ПВП в 0,9 % розчині NaCl з
добавками інших солей. Крім дезінтоксикуючої дії, обумовленої високою
сорбційною здатністю, ПВП може застосовуватись як плазмозамінник
(високомолекулярні форми ПВП), носій лікарських речовин і стабілізатор емульсій
та суспензій. ПВП легко розчиняється у воді і його водні розчини мають слабо
кислу реакцію (рН ? 5).
Осеїн – білок, який одержують шляхом лужного гідролізу трубчатих кісток великої
рогатої худоби. В роботі використовували осеїн з молекулярною масою 20000 –
29000 (завод медпрепаратів при дарницькому м’ясокомбінаті „Індар”), який є
основою для білково-колоїдного препарату геосен, що являє собою 4-5 % водний
розчин осеїну [158]. Геосен використовують в медицині як препарат післяшокової
терапії та ранозагоюючий засіб.
2.2. Методи досліджень
2.2.1. Адсорбція азоту і розрахунок розподілу пор за розміром
Морфологія оксидів в значній мірі впливає на їх адсорбційні властивості. За
ізотермами адсорбції газів і парів можна визначити структуру адсорбенту. Широко
ро
- Київ+380960830922