РОЗДІЛ 2
Матеріали та методи дослідження
2.1. Характеристика вихідних речовин
Для синтезу функціоналізованих ксерогелів та мезопористих кремнеземів
використовувались наступні силани: тетраетоксісилан, Si(OC2H5)4 (99%, Aldrich);
3-амінопропілтриетоксісилан, (C2H5O)3Si(CH2)3NH2 (98%, Aldrich);
N-[3-(триме-токсісиліл)пропіл]етилендіамін, (CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH2 (97%,
Aldrich); біс[3-(триметоксісиліл)пропіл]амін, [(CH3O)3(CH2)3]2NH (95%,
Aldrich); 3-меркап-топропілтриметоксісилан, (CH3O)3Si(CH2)3SH (95%, Aldrich);
3-(триетоксі-силіл)пропілізоціанат,(C2H5O)3Si(CH2)3NCО (>95%, Aldrich);
метилтриметоксіси-лан, (C2H5O)3SiCH3, (99%, Aldrich); фенілтриетоксісилан,
(C2H5O)3SiC6H5 (98%, Aldrich). 3-(триетоксісиліл)пропілізотіоціанат,
(C2H5O)3Si(CH2)3NCS, був отриманий по дещо модифікованій методиці, наведеній в
[87]: замість діетилового ефіру використовувався н-гексан. Додаткова очистка
силанів не велась, так як вони використовувались одразу після доставки.
В роботі також були використані: 1-додециламін, СН3(СН2)11NH2 (98%, Aldrich);
ацетат ди(н-бутил)олова(IV), (CH3COO)2Sn[(CH2)3CH3]2 (Aldrich); н-пропіламін,
CH3(CH2)2NH2 (99%, Fluka); н-діпропіламін, [CH3(CH2)2]2NH (99%, Aldrich);
2-амінобензтіазол, С6H4N(S)CNH2 (97%, Aldrich); н-пропілізотіоціанат, C3H7NCS
(98%, Aldrich); фенілізотіоціанат, C6H5NCS (98%, Aldrich); фторид амонію, NH4F
(98%, Aldrich); гідроксид натрію, NaOH (чда). Високий відсотковий вміст
основної речовини не вимагав додаткової очистки перерахованих реагентів.
Ступінь чистоти органічних розчинників (метанол, етанол, н-гексан тощо) був не
менше 98%; при необхідності перед використанням їх абсолютизували за
стандартними методиками [88].
Соляна кислота для експериментів по поглинанню протонів з водних розчинів
аміновмісними ксерогелями була приготовлена з використанням фіксаналів. З її
допомогою встановлювався і титр розчинів гідроксиду натрію (індикатор –
метилоранж).
2.2. Метод елементного аналізу
Елементний аналіз (на C, N, H, S) силанів та ксерогелів з (тіо)карбаматними
групами проводився на автоматичному аналізаторі Carlo Erba EA 1108 (хімічний
факультет, університет м. Парма, Італія). Елементний аналіз ксерогелів та
мезопористих матеріалів (на C, N, H, S, Sі) з тіольними групами виконувався в
аналітичній лабораторії хімічного факультету університету UMIST (м. Манчестер,
Англія).
Вміст функціональних груп CSH та CNH2 для синтезованих речовин визначали за
масовою долею сірки та азоту за формулою (2.1).
%S(N)
Cф.гр. = ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ ммоль/г , (2.1)
(100 - %S(N)) х AS(N) х nS(N)
де %S(N) – вміст сірки (азоту) у %;
AS(N)– атомна маса сірки (азоту);
nS(N)– число атомів сірки (азоту) у функціональній групі.
2.3. Мас – спектрометрія
Мас-спектри силанів одержували за допомогою спектрометра Finnigan SSQ 710; при
цьому використовувався хімічний спосіб іонізації.
2.4. Визначення вмісту аміноалкільних функціональних груп на поверхні
синтезованих зразків методом кислотно-основного титрування
Вміст амінопропільних функціональних груп на поверхні синтезованих ксерогелів
визначали за методикою, описаною Парішем [14] . В її основі лежить встановлення
кількості протонів, поглинутих аміногрупою після витримування наважки сорбенту
(0,3 г) в надмірі 0,1М розчину HCl (при періодичному перемішуванні) до
встановлення рівноваги. Час встановлення рівноваги визначався експериментально
і становив 72 год. Надмір хлоридної кислоти визначався зворотнім титруванням
(0,1М розчин NaOH, метилоранж як індикатор).
2.5. Повний термічний аналіз
Метод повного термічного аналізу дає можливість з високою точністю визначати
за кривими нагрівання в координатах “температура-час” температурні інтервали
стійкості речовин [89].
Повний термічний аналіз синтезованих речовин було здійснено на дериватографі
системи Паулік-Паулік-Ердей (Q-1500D) в інтервалі температур 20-1000°С при
швидкості нагрівання 5°/хв. Чутливість термовагів становила ±0,1 мг, чутливість
ДТА- 1/5, ДТГ- 1/5, ТГ- 100. Наважку речовини для аналізу ретельно розтирали в
агатовій ступі. Повний термічний аналіз в усіх випадках проводили на повітрі у
відкритих тиглях, щоб забезпечити повне випалювання функціональних груп.
Крім того, був використаний і деріватограф фірми Perkin-Elmer, за допомогою
якого отримували криві втрати маси та ДТА. Умови експерименту були аналогічні
вищенаведеним.
2.6. Метод електронної мікроскопії
Скануюча електронна мікроскопія широко використовується для дослідження
текстури сорбентів і встановлення розмірів їх часток. ТЕМ мікроскопія
використовується для дослідження мікроструктури різних типів сорбентів і
каталізаторів, особливо для доказу їх глобулярної будови [10].
Для одержання мікрофотографій синтезованих зразків використовували скануючі
електронні мікроскопи JEOL 6400 та JEOL Superprobe 733. Також були отримані
електронно-мікроскопічні знімки деяких зразків за допомогою трансмісійних
електронних мікроскопів JEM-100CX (прискорююча напруга – 100 кВ) та JEOL
JEM-2000 FXII (прискорююча напруга – 300 кВ). Для цього порошки ксерогелів чи
мезопористих кремнеземів диспергувались в етанолі (96%) шляхом ультразвукової
обробки. Краплину утвореної суспензії наносили на тонку вуглецеву плівку, і
після висихання зразок досліджували в просвічуючому режимі.
2.7. Метод рентгенофазового аналізу
Порошкові дифрактограми для синтезованих зразків ФММ одержували з застосуванням
дифрактометра Scintag XDS2000, використовуючи мідне Ka випромінювання. Оскільки
дифрактометри цієї серії оснащені твердотільними детекторами EG&G Ortec GLP,
монохроматор
- Київ+380960830922