Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема

Исследование химических превращений в модифицирующем слое при фотоозонолизе проводили на образцах пирогенных кремнеземов с различным количеством химически закрепленных на поверхности метильных групп. Обнаруженные в этом ряду различия в скорости гидрофилизации и изменения интенсивности полос поглощен...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2009
Hauptverfasser: Сиренко, Е.Г., Осипов, В.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2009
Schriftenreihe:Наноструктурное материаловедение
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62621
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема / Е.Г. Сиренко, В.В. Осипов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 1. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62621
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-626212025-02-09T14:28:27Z Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема Сиренко, Е.Г. Осипов, В.В. Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема Исследование химических превращений в модифицирующем слое при фотоозонолизе проводили на образцах пирогенных кремнеземов с различным количеством химически закрепленных на поверхности метильных групп. Обнаруженные в этом ряду различия в скорости гидрофилизации и изменения интенсивности полос поглощения валентных колебаний Si–OH во время обработки отличались от ожидаемых. Сделан вывод о зависимости скорости деструкции метильных групп на поверхности пирогенного кремнезема не только от концентрации, но и от способа их размещения — топографии. Дослідження хімічних перетворень у модифікувальному шарі при фотоозонолізі здійснювали на зразках пірогенних кремнеземів із різною кількістю хімічно закріплених на поверхні метильних груп. Виявлені в цьому яді розходження щодо швидкості гідрофілізації та зміни інтенсивності смуг поглинання валентних коливань Sі–OH під час обробки відрізнялися від очікуваних. Зроблено висновок про залежність швидкості деструкції метильних груп на поверхні пірогенного кремнезему не тільки від концентрації, але й від способу розміщення їх — топографії. Investigation of chemical transformations in the adsorbed layer of fumed silica with different number of methyl groups under condition of photoozonolysis was carried out. The noticed hydrophylization rates and the changes of intensity of Si–OH valent vibration absorption bands differed from expected ones. The conclusion was drawn about dependence of destruction rate of methyl groups in adsorbed layer of fumed silica not only on their number, but on their topography. 2009 Article Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема / Е.Г. Сиренко, В.В. Осипов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 1. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62621 541.183 ru Наноструктурное материаловедение application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема
Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема
spellingShingle Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема
Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема
Сиренко, Е.Г.
Осипов, В.В.
Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
Наноструктурное материаловедение
description Исследование химических превращений в модифицирующем слое при фотоозонолизе проводили на образцах пирогенных кремнеземов с различным количеством химически закрепленных на поверхности метильных групп. Обнаруженные в этом ряду различия в скорости гидрофилизации и изменения интенсивности полос поглощения валентных колебаний Si–OH во время обработки отличались от ожидаемых. Сделан вывод о зависимости скорости деструкции метильных групп на поверхности пирогенного кремнезема не только от концентрации, но и от способа их размещения — топографии.
format Article
author Сиренко, Е.Г.
Осипов, В.В.
author_facet Сиренко, Е.Г.
Осипов, В.В.
author_sort Сиренко, Е.Г.
title Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
title_short Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
title_full Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
title_fullStr Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
title_full_unstemmed Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
title_sort фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема
publisher Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate 2009
topic_facet Функциональные материалы на основе наноразмерного кремнезема
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62621
citation_txt Фотоозонолиз метильных групп, хемосорбированных на поверхности пирогенного кремнезема / Е.Г. Сиренко, В.В. Осипов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 1. — С. 35-39. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Наноструктурное материаловедение
work_keys_str_mv AT sirenkoeg fotoozonolizmetilʹnyhgrupphemosorbirovannyhnapoverhnostipirogennogokremnezema
AT osipovvv fotoozonolizmetilʹnyhgrupphemosorbirovannyhnapoverhnostipirogennogokremnezema
first_indexed 2025-11-26T20:57:24Z
last_indexed 2025-11-26T20:57:24Z
_version_ 1849887973756108800
fulltext Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 1 35 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Å.Ã. Ñèðåíêî, Â.Â. Îñèïîâ Èíñòèòóò õèìèè ïîâåðõíîñòè ÍÀÍ Óêðàèíû èì. À.À. ×óéêî óë. Ãåíåðàëà Íàóìîâà, 17, ã. Êèåâ, 03164, Óêðàèíà ÔÎÒÎÎÇÎÍÎËÈÇ ÌÅÒÈËÜÍÛÕ ÃÐÓÏÏ, ÕÅÌÎÑÎÐÁÈÐÎÂÀÍÍÛÕ ÍÀ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÈ ÏÈÐÎÃÅÍÍÎÃÎ ÊÐÅÌÍÅÇÅÌÀ Èññëåäîâàíèå õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé â ìîäèôèöèðóþùåì ñëîå ïðè ôîòîîçîíî- ëèçå ïðîâîäèëè íà îáðàçöàõ ïèðîãåííûõ êðåìíåçåìîâ ñ ðàçëè÷íûì êîëè÷åñòâîì õèìè÷åñêè çàêðåïëåííûõ íà ïîâåðõíîñòè ìåòèëüíûõ ãðóïï. Îáíàðóæåííûå â ýòîì ðÿäó ðàçëè÷èÿ â ñêîðîñòè ãèäðîôèëèçàöèè è èçìåíåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ïîëîñ ïî- ãëîùåíèÿ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Si–OH âî âðåìÿ îáðàáîòêè îòëè÷àëèñü îò îæè- äàåìûõ. Ñäåëàí âûâîä î çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè äåñòðóêöèè ìåòèëüíûõ ãðóïï íà ïîâåðõíîñòè ïèðîãåííîãî êðåìíåçåìà íå òîëüêî îò êîíöåíòðàöèè, íî è îò ñïîñî- áà èõ ðàçìåùåíèÿ — òîïîãðàôèè. Ââåäåíèå Õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà ïîâåðõíîñ- òè òâåðäûõ òåë â ïðèñóòñòâèè îêèñëèòåëåé, â ÷àñòíîñòè îçîíà, ïðåä- ñòàâëÿþò èíòåðåñ âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ. Ýòî ìîãóò áûòü ðåàêöèè õè- ìè÷åñêîãî ìîäèôèöèðîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè, íàïðàâëåííûå íà ïîëó- ÷åíèå íîâûõ ñîðáåíòîâ [1], èëè îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòè íîñèòåëÿ ñ öåëüþ ïîëíîé äåñòðóêöèè àäñîðáèðîâàííûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, íàïðèìåð â ïðîèçâîäñòâå ïîëóïðîâîäíèêîâ [2]. Âàæíîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ òàêæå îðãàíèçàöèÿ áåçíàãðåâíîé ñòåðèëèçàöèè ìåäèöèí- ñêèõ ñîðáåíòîâ, ïðè ðåøåíèè êîòîðîé âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü êîíòðîëÿ âîçìîæíûõ ïðîöåññîâ äåñòðóêöèè. Ýòî íóæíî äëÿ ìàêñè- ìàëüíîãî ñîõðàíåíèÿ åå ïåðâîíà÷àëüíûõ ñâîéñòâ, â òîì ÷èñëå è òåõ, êîòîðûå áûëè ïðèäàíû åé ïóòåì õèìè÷åñêîãî ìîäèôèöèðîâàíèÿ. Èíàêòèâàöèÿ áèîòû ïðè ñòåðèëèçàöèè îçîíîì íå äîëæíà ñîïðîâîæ- äàòüñÿ çàìåòíûìè ïîâðåæäåíèÿìè àäñîðáöèîííîãî ñëîÿ, ïîýòîìó öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ñòàíîâèòñÿ ïîèñê óñëîâèé íåðàçðóøàþùåé îáðàáîòêè. Îíè ìîãóò áûòü îïðåäåëåíû ïðè èçó÷åíèè çàêîíîìåð- íîñòåé ïîñëåäîâàòåëüíîé äåñòðóêöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, êàê àäñîðáèðîâàííûõ, òàê è õèìè÷åñêè ñâÿçàííûõ ñ ïîâåðõíîñòüþ òâåð- äîòåëüíîãî íîñèòåëÿ, â òîì ÷èñëå è íà ïðèìåðå ìîäåëüíûõ ñèñòåì. Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿëîñü èññëåäîâàíèå õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé â ìîäèôèöèðóþùåì ñëîå ïðè ôîòîîçîíîëèçå.  êà÷å- ñòâå îáúåêòîâ ðàññìîòðåíèÿ áûëè âûáðàíû îáðàçöû ïèðîãåííûõ êðåìíåçåìîâ ñ õèìè÷åñêè çàêðåïëåííûìè íà ïîâåðõíîñòè ìåòèëü- Êëþ÷åâûå ñëîâà: êðåìíåçåì, ôî- òîîçîíîëèç Å.Ã. ÑÈÐÅÍÊÎ, Â.Â. ÎÑÈÏÎÂ, 2009© ÓÄÊ 541.183 36 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 1 íûìè ãðóïïàìè, êîíöåíòðàöèÿ êîòîðûõ èçìåíÿ- ëàñü â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Ìåòîäû è ìàòåðèàëû  ðàáîòå èñïîëüçîâàëñÿ äèñïåðñíûé äèîêñèä êðåìíèÿ ìàðêè ÌÀÑ ïðîèçâîäñòâà Êàëóøñêîãî çàâîäà ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì õåìîñîðáèðî- âàííûõ ìåòèëüíûõ ãðóïï, ïðè÷åì â çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ ÑÍ3-ãðóïï åþ óäåëüíàÿ ïîâåðõ- íîñòü íåñêîëüêî îòëè÷àëàñü è ñîñòàâëÿëà: äëÿ îá- ðàçöà 1 — 300 ì2/ã (0,16 ììîëü/ã ÑÍ3); äëÿ îáðàç- öà 2 — 312 ì2/ã (0,42 ììîëü/ã ÑÍ3); äëÿ îáðàçöà 3 — 296 ì2/ã (0,68 ììîëü/ã ÑÍ3); äëÿ îáðàçöà 4 — 254 ì2/ã (0,93 ììîëü/ã ÑÍ3) è äëÿ îáðàçöà 5 — 240 ì2/ã (1 ììîëü/ã ÑÍ3). Îáðàáîòêà îáðàçöîâ ïðîâîäèëàñü â êèñëîðîä- íî-îçîíîâîé ñìåñè ñ êîíöåíòðàöèåé îçîíà 2,4% ïðè ÓÔ-îáëó÷åíèè ( = 254 íì, ðòóòíàÿ ëàìïà íèçêîãî äàâëåíèÿ ñ ýëåêòðè÷åñêîé ìîùíîñòüþ 6 âàòò). Îçîí ñèíòåçèðîâàëñÿ â áàðüåðíîì Â×- ðàçðÿäå. Ôèäåðíûì ãàçîì ÿâëÿëñÿ ïîòîê ñóõîãî âîçäóõà (òî÷êà ðîñû –73 °Ñ) ñ ñîäåðæàíèåì êèñ- ëîðîäà äî 85%. Êîíòðîëü èçìåíåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ â ïîâåðõ- íîñòíîì ñëîå âî âðåìÿ îáðàáîòêè, îñóùåñòâëÿë- ñÿ èçìåðåíèåì óãëîâ ñìà÷èâàíèÿ, ðåãèñòðàöè- åé ÈÊ-ñïåêòðîâ îòðàæåíèÿ è îöåíêîé çíà÷åíèé ðÍ ñóõèõ îáðàçöîâ. Óãëû ñìà÷èâàíèÿ îïðåäå- ëÿëèñü ïî ôîðìå íåïîäâèæíîé êàïëè ñ ìàññîé íå áîëåå 10-1 ìêã. Äëÿ ðåãèñòðàöèè ÈÊ-ñïåêò- ðîâ èñïîëüçîâàëñÿ ñïåêòðîìåòð “Thermo Nicolet Nexus”. ðÍ îáðàçöîâ îïðåäåëÿëè ïî öâåòó ñòàí- äàðòíîãî èíäèêàòîðà, âîäíûé ðàñòâîð êîòîðîãî íàíîñèëñÿ íà èññëåäóåìóþ ïîâåðõíîñòü â âèäå êàïëè. Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå Îæèäàëîñü, ÷òî ïðè äëèòåëüíîì ôîòîîçîíè- ðîâàíèè áóäåò ïðîèñõîäèòü ïîñòåïåííîå ðàçðó- øåíèå ìåòèëüíûõ ãðóïï ñ ïðîìåæóòî÷íûì îá- ðàçîâàíèåì êàðáîíîâûõ êèñëîò. Ïðè äàëüíåé- øåé îáðàáîòêå îíè ïîëíîñòüþ ìèíåðàëèçóþòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ê âîññòàíîâëå- íèþ ñâîéñòâ íàòèâíîé ïîâåðõíîñòè êðåìíåçå- ìà [1, 2]. Ïî ìåðå îêèñëåíèÿ ìåòèëüíûõ ãðóïï è äàëüíåéøåãî èõ ïîëíîãî ðàçëîæåíèÿ ñîîòâåò- ñòâåííî äîëæíà âîçðàñòàòü ãèäðîôèëüíîñòü îáðàçöîâ. Äåéñòâèòåëüíî, ïîñòåïåííàÿ ãèäðî- ôèëèçàöèÿ ïðè ÓÔ+îçîí-îáðàáîòêå (ðèñ. 1) îá- íàðóæèâàëàñü äëÿ îáðàçöîâ 3, 4 è 5, êîòîðûå èçíà÷àëüíî íå ñìà÷èâàëèñü âîäîé (îáðàçöû 1 è 2 áûëè èñõîäíî ãèäðîôèëüíû). Ïðè èçó÷åíèè ñìà÷èâàíèÿ îáðàçöîâ 3, 4 è 5 ïðåæäå âñåãî ïðèâëåêàåò âíèìàíèå áëèçîñòü èõ íà÷àëüíûõ çíà÷åíèé (ðèñ. 1). Îáíàðóæèâàþòñÿ òàêæå çíà÷èòåëüíûå ðàçëè÷èÿ â ñêîðîñòè ïîñòå- ïåííîé ãèäðîôèëèçàöèè èññëåäóåìûõ ñèñòåì, ÷òî ïðîòèâîðå÷èò îæèäàåìîìó óâåëè÷åíèþ ñêî- ðîñòè áèìîëåêóëÿðíîé ðåàêöèè (Î3 + ÑÍ3) ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðàöèè ìîäèôèêàòîðà (â äàí- íîì ñëó÷àå îçîí íàõîäèòñÿ â èçáûòêå è åãî êîí- öåíòðàöèÿ îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé). Ñ óìåíüøåíè- åì êîíöåíòðàöèè ÑÍ3-ãðóïï ñêîðîñòü ãèäðîôè- ëèçàöèè âîçðàñòàåò, ò. å. óâåëè÷åíèå ïëîùàäè ñâîáîäíîé (áåç ìîäèôèêàòîðà) ïîâåðõíîñòè êðåìíåçåìà ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè äåñòðóêöèè ãèäðîôîáèçóþùåãî ïîêðûòèÿ. Íî êîíöåíòðàöèÿ ìåòèëüíûõ ãðóïï, îïðåäåëåííàÿ ñ ó÷åòîì óäåëüíîé ïîâåðõíîñòè äëÿ îáðàçöîâ 3, 4 è 5, èçìåíÿåòñÿ íå áîëåå ÷åì â 2 ðàçà è ðàâíà 2,3, 3,6 è 4,2 ìêìîëü/ì2 ñîîòâåòñòâåííî. Ýòî íå Ðèñ. 1. Èçìåíåíèå óãëà ñìà÷èâàíèÿ ïðè ôîòîîçî- íîëèçå îáðàçöîâ 3, 4 è 5. Îïèñàíèå êàæäîãî îáëàêà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òî÷åê ïðåäñòàâëåíî â äâóõýêñ- ïîíåíöèàëüíîì ïðèáëèæåíèè 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 , ìèí Óãîë ñìà÷èâàíèÿ, ãðàä 3 4 5 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНОГО КРЕМНЕЗЕМА 37 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 1 ïîçâîëÿåò ñâÿçàòü èçìåíåíèå ñêîðîñòè äåñòðóê- öèè òîëüêî ñ óäåëüíîé êîíöåíòðàöèåé ìîäèôè- êàòîðà. Âîçìîæíûì îáúÿñíåíèåì ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé ìîæåò áûòü êëàñòåðíàÿ (îñòðîâêîâàÿ) ìîäåëü çàïîëíåíèÿ ïîâåðõíîñòè ïðèâèòûìè ìîëåêóëàìè [3]. Îñòðîâêîâîå ðàñïðåäåëåíèå â âèäå êîìïàêò- íûõ ãðóïï ìîæåò îáúÿñíèòü ñíèæåíèå ñêîðîñ- òè äåñòðóêöèè ñ óâåëè÷åíèåì ðàçìåðà êëàñòå- ðîâ, ïîñêîëüêó ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå èõ îò- íîñèòåëüíîãî ïåðèìåòðà (L ~ R) â ñðàâíåíèè ñ êîëè÷åñòâîì ðàçìåùåííûõ íà ïîâåðõíîñòè ïðè- âèòûõ ìîëåêóë (Q ~ R2). Ïðè çàïîëíåíèè ïîâåðõ- íîñòè ìîëåêóëàìè ìîäèôèêàòîðà íà 50% è áî- ëåå îáÿçàòåëüíî ïðîèñõîäÿò ñëèÿíèå îòäåëüíûõ îñòðîâêîâûõ îáðàçîâàíèé è óìåíüøåíèå ðåàê- öèîííîãî îáúåìà. À ïîñêîëüêó ðåàêöèÿ ñ ìîäè- ôèêàòîðîì, âåðîÿòíåå âñåãî, ïðîòåêàåò ñ ó÷àñ- òèåì àäñîðáèðîâàííîãî îçîíà è ãèäðîêñèëüíûõ ðàäèêàëîâ, îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå öåïíîé ðåàêöèè îçîíà ñ ñèëàíîëüíûìè ãðóïïàìè íà ïîâåðõíîñòè êðåìíåçåìà [4, 5], òî ñîîòâåòñòâåí- íî óìåíüøàåòñÿ êîëè÷åñòâî íàèáîëåå ýôôåêòèâ- íûõ àãåíòîâ îêèñëåíèÿ — ãèäðîêñèëüíûõ ðà- äèêàëîâ. Áîëåå ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ îá îòäåëüíûõ ýòàïàõ ðåàêöèè ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà èç ÈÊ- ñïåêòðîâ. Íàèáîëåå õàðàêòåðèñòè÷åñêèìè ÿâëÿ- þòñÿ ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ ñâîáîäíûõ ñèëàíîëü- íûõ (3750 ñì-1) è ÑÍ3-ãðóïï — àíòèñèììåò- ðè÷íûå (2910 ñì-1) è ñèììåòðè÷íûå (2965 ñì-1) âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ ñîîòâåòñòâåííî; àíòèñèì- ìåòðè÷íîå äåôîðìàöèîííîå êîëåáàíèå 1420 ñì-1; ñèììåòðè÷íîå äåôîðìàöèîííîå êîëåáàíèå 1285 ñì-1 (ðèñ. 2). Óâåëè÷åíèå èõ èíòåíñèâíîñ- òè ïðè ñèíõðîííîì óìåíüøåíèè èíòåíñèâíîñ- òè êîëåáàíèé ñèëàíîëüíûõ ãðóïï â ðÿäó îáðàç- öîâ 1, 3 è 5 ïîäòâåðæäàåò ïðèñóòñòâèå áîëüøåãî êîëè÷åñòâà ìåòèëüíûõ ãðóïï. Óìåíüøåíèå èíòåí- ñèâíîñòè êîëåáàíèé â îáëàñòè 2860–3000 ñì-1 (ðèñ. 3, à, á è â) ïðè ôîòîîçîíîëèçå óêàçûâàåò íà ïîñòåïåííóþ äåñòðóêöèþ ÑÍ3-ãðóïï. Ïîñ- ëåäóþùåå îáðàçîâàíèå ìóðàâüèíîé èëè äðóãèõ êàðáîíîâûõ êèñëîò [1] ïîäòâåðæäàåòñÿ ðîñòîì èí- òåíñèâíîñòè ñèãíàëà â îáëàñòè 1650–1750 ñì-1 (âà- ëåíòíîå êîëåáàíèå êàðáîíèëüíîé ãðóïïû [6]) è óìåíüøåíèåì èíòåíñèâíîñòè ïîëîñû Si–OH êî- ëåáàíèé 3750 ñì-1. Çíà÷åíèå ðÍ ïîâåðõíîñòè âñåõ îáðàçöîâ ïîñëå îäíîãî ÷àñà ôîòîîçîíîëè- çà óìåíüøàëîñü îò 7 8 äî 6, ÷òî ïîäòâåðæäàëî ôàêò íà÷àëà îêèñëèòåëüíîé äåñòðóêöèè ìåòèëü- íûõ ãðóïï. Èçìåíåíèÿ âèäà ÈÊ-ñïåêòðîâ, íàáëþäàåìûå ïðè äëèòåëüíîé îáðàáîòêå áîëüøèíñòâà îáðàç- öîâ, ñëåäóåò ñâÿçûâàòü êàê ñ îáðàçîâàíèåì, òàê è ñ ïîñëåäóþùåé äåñòðóêöèåé ïðîäóêòîâ îêèñ- ëåíèÿ — êèñëîò. Òàêèå èçìåíåíèÿ íå óäàåòñÿ çà- ìåòèòü íà îáðàçöå 1 (ðèñ. 3, (à) ñ íàèìåíüøèì êîëè÷åñòâîì ìåòèëüíûõ ãðóïï è ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòüþ èõ äåñòðóêöèè. Òî, ÷òî äåñòðóêöèÿ ìåòèëüíûõ ãðóïï âñå æå ïðîèñõîäèò, ìîæåò áûòü ïîäòâåðæäåíî îáðàçîâàíèåì êèñëûõ ïðî- äóêòîâ, íàèáîëåå óâåðåííî íàáëþäàåìûì ÷åðåç 3 ÷. îáðàáîòêè òîëüêî íà îáðàçöå 5. Èõ óäàëå- íèå ñ ïîâåðõíîñòè íîñèòåëÿ áåç ðàçëîæåíèÿ â ðåçóëüòàòå âîçãîíêè èëè èñïàðåíèÿ âðÿä ëè âîç- ìîæíî â ñèëó ìàëîé ëåòó÷åñòè è ñêëîííîñòè ê àãðåãàöèè. Êàê áûëî îòìå÷åíî ðàíåå, ñêîðîñòü äåñòðóê- öèè ìåòèëüíûõ ãðóïï íà ïîâåðõíîñòè êðåìíå- Ðèñ. 2. ÈÊ-ñïåêòðû èñõîäíûõ îáðàçöîâ ñ ðàçëè÷íûì çàïîëíåíèåì ïîâåðõíîñòè: äëÿ îáðàçöà 1 — 300 ì2/ã (0,16 ììîëü/ã ÑÍ3); äëÿ îáðàçöà 3 — 296 ì2/ã (0,68 ììîëü/ã ÑÍ3) è äëÿ îáðàçöà 5 — 240 ì2/ã (1 ììîëü/ã ÑÍ3) 1000 1500 2800 3200 3600 Âîëíîâîå ÷èñëî, ñì-1 Îòðàæåíèå, % 2910 1420 2965 3750 1 3 5 38 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 1 çåìà çàâèñèò îò èõ êîíöåíòðàöèè. Ýòî îáíàðó- æèâàåòñÿ è â ðàçëè÷íûõ çàâèñèìîñòÿõ èíòåí- ñèâíîñòè ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ âàëåíòíûõ êîëåáà- íèé Si–OH îò âðåìåíè îáðàáîòêè (ðèñ. 4), îï- ðåäåëåííîé ïî îòíîøåíèþ êî âíóòðåííåìó ñòàíäàðòó, êîòîðûì áûëà âûáðàíà èíòåíñèâ- íîñòü ïîëîñû îáúåìíûõ êîëåáàíèé Si–O–Si (1190 ñì-1). Ïðåæäå âñåãî ñëåäóåò îòìåòèòü èõ ïîäîáèå, êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ ïåðâîíà÷àëüíûì âîçðàñ- òàíèåì èíòåíñèâíîñòè, ïîñëåäóþùèì åå ñóùå- ñòâåííûì óìåíüøåíèåì è ïîñòåïåííûì óâåëè- ÷åíèåì, çàìåòíûìè êàê òåíäåíöèÿ äëÿ îáðàçöîâ 1 è 3 è îæèäàåìûìè äëÿ îáðàçöà 5. Ïåðâîíà- ÷àëüíîå âîçðàñòàíèå èíòåíñèâíîñòè ìîæíî ñâÿ- çàòü ñ ðàçðûâîì ñâÿçåé Si–CH3, ÷òî ïîäòâåðæ- äàåòñÿ èñ÷åçíîâåíèåì ïîñëå ÷àñà îçîíèðîâàíèÿ êîëåáàíèÿ Si–(CH3)3 (1255 ñì-1) íà ðèñ. 3 (â) è íåêîòîðûì ïåðâîíà÷àëüíûì óâåëè÷åíèåì êîëè- ÷åñòâà ñòðóêòóð Si–OH. Ïîñëåäóþùåå ïàäåíèå èíòåíñèâíîñòè óêàçûâàåò íà óìåíüøåíèå êîëè- ÷åñòâà ñèëàíîëüíûõ ãðóïï â ðåçóëüòàòå âçàèìî- äåéñòâèÿ ñ ïðîäóêòàìè îêèñëåíèÿ ìåòèëüíûõ ãðóïï. Íàêîïëåíèå ïîñëåäíèõ ñâÿçàíî ñ ðàçðû- âàìè ñâÿçè Ñ–Í è îáðàçîâàíèåì êàðáîíîâûõ êèñëîò è àëüäåãèäîâ. Ââèäó âûñîêîé àêòèâíîñ- òè •ÎÍ-ðàäèêàëîâ (è ðàâíîé âåðîÿòíîñòè ðàç- ðûâà ñâÿçåé Si–CH3 è Ñ–Í) èõ êîëè÷åñòâî íà Ðèñ. 3. Èçìåíåíèå ÈÊ-ñïåêòðîâ îáðàçöîâ 1 — à, 3 — á, 5 — â â ïðîöåññå ÓÔ+îçîí-îáðàáîòêè êîëåáàíèé Si–O–Si (1190 ñì-1). Íóìåðàöèÿ ñïåêòðîâ: èñõîäíûé îáðàçåö — (1); ïîñëå îáðàáîòêè îçîíîì ïðè ÓÔ- îáëó÷åíèè â òå÷åíèå 1 ÷. — (2), 3 ÷. — (3) è 17 ÷. — (4) 1000 1500 2940 3000 3700 3800 Âîëíîâîå ÷èñëî, ñì-1 Îòðàæåíèå, % 1190 3750 1 3 2 4 à 1000 1500 2800 3000 3700 3800 Âîëíîâîå ÷èñëî, ñì-1 Îòðàæåíèå, % 1 3 2 4 á 1000 1500 2000 2900 3000 3600 3800 Âîëíîâîå ÷èñëî, ñì-1 Îòðàæåíèå, % 1 3 2 4 â 1740 2910 2965 Ðèñ. 4. Èçìåíåíèå îòíîøåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ïîëîñû 3745 ñì-1 âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Si–OH ê èíòåí- ñèâíîñòè âíóòðåííåãî ñòàíäàðòà (ïîëîñû 1190 ñì-1 îáúåìíûõ êîëåáàíèé Si–O–Si) ïðè îáðàáîòêå îáðàçöîâ 1, 3 è 5 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 3 6 9 12 15 18 Âðåìÿ îçîíèðîâàíèÿ, ÷ ², îòí. åä. 1 3 5 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНОГО КРЕМНЕЗЕМА 39 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 1 ýòîì ýòàïå äîëæíî âîçðàñòàòü áûñòðåå, ÷åì êî- ëè÷åñòâî âíîâü îáðàçóåìûõ ñòðóêòóð Si–OH. Ïðîäóêòû îêèñëåíèÿ ìåòèëüíûõ ãðóïï ìîãóò àäñîðáèðîâàòüñÿ êàê íà Si–OH-ãðóïïàõ ñâîáîä- íîé îò ìîäèôèêàòîðà ïîâåðõíîñòè êðåìíåçåìà, òàê è íà ó÷àñòêàõ, ãäå ïðîèñõîäèò èõ îáðàçîâà- íèå. Ñ ýòèì ñâÿçàíî íàáëþäàåìîå ïàäåíèå èí- òåíñèâíîñòè ïîãëîùåíèÿ êîëåáàíèé Si–OH.  äàëüíåéøåì ïîñëå ïîëíîé äåñòðóêöèè ìåòèëü- íûõ ãðóïï äîëæíî ïðîèçîéòè âîññòàíîâëåíèå ñâîéñòâ íàòèâíîé ïîâåðõíîñòè êðåìíåçåìà [1]. Ñîîòâåòñòâåííî äîëæåí íàáëþäàòüñÿ ïîñòåïåí- íûé ðîñò èíòåíñèâíîñòè ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ Si–OH.  óñëîâèÿõ äàííîãî ýêñïåðèìåíòà ýòî íàáëþäàåòñÿ êàê òåíäåíöèÿ òîëüêî äëÿ îáðàç- öîâ ñ ìèíèìàëüíûì ïîêðûòèåì è ìàêñèìàëü- íîé ñêîðîñòüþ äåñòðóêöèè. Òàêèì îáðàçîì, èç àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëü- íûõ äàííûõ ñëåäóåò, ÷òî ñêîðîñòü äåñòðóêöèè ìåòèëüíûõ ãðóïï íà ïîâåðõíîñòè ïèðîãåííîãî êðåìíåçåìà çàâèñèò êàê îò èõ êîíöåíòðàöèè, òàê è îò òîïîãðàôèè ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ, ïîñêîëü- êó èìåííî ñâîáîäíàÿ ãèäðàòèðîâàííàÿ ïîâåðõ- íîñòü íîñèòåëÿ ìîæåò ïðèâîäèòü ê àêòèâàöèè ïðîöåññîâ îáðàçîâàíèÿ ãèäðîêñèëüíûõ ðàäèêà- ëîâ — îñíîâíûõ àãåíòîâ îêèñëåíèÿ. Ïîëíàÿ ãèäðîôèëèçàöèÿ îáðàçöîâ ïðè ôîòîîçîíîëèçå íàñòóïàåò çà 1,5, 8 è 10 ÷àñîâ â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà ìîäèôèêàòîðà (2,3, 3,6 è 4,2 ìêìîëü/ì2 ñîîòâåòñòâåííî). Ñëîæíîñòü ïîñëåäîâàòåëüíûõ èçìåíåíèé ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè âî âðåìÿ ÓÔ- +îçîí-îáðàáîòêè îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷íîé ýôôåêòèâíîñòüþ ðàçðûâà ñâÿçåé Si–C è Ñ–Í. Äîñë³äæåííÿ õ³ì³÷íèõ ïåðåòâîðåíü ó ìîäèô³êóâàëüíî- ìó øàð³ ïðè ôîòîîçîíîë³ç³ çä³éñíþâàëè íà çðàçêàõ ï³ðî- ãåííèõ êðåìíåçåì³â ³ç ð³çíîþ ê³ëüê³ñòþ õ³ì³÷íî çàêð³ï- ëåíèõ íà ïîâåðõí³ ìåòèëüíèõ ãðóï. Âèÿâëåí³ â öüîìó ðÿä³ ðîçõîäæåííÿ ùîäî øâèäêîñò³ ã³äðîô³ë³çàö³¿ òà çì³íè ³íòåíñèâíîñò³ ñìóã ïîãëèíàííÿ âàëåíòíèõ êîëè- âàíü S³–OH ï³ä ÷àñ îáðîáêè â³äð³çíÿëèñÿ â³ä î÷³êóâà- íèõ. Çðîáëåíî âèñíîâîê ïðî çàëåæí³ñòü øâèäêîñò³ äåñ- òðóêö³¿ ìåòèëüíèõ ãðóï íà ïîâåðõí³ ï³ðîãåííîãî êðåì- íåçåìó íå ò³ëüêè â³ä êîíöåíòðàö³¿, àëå é â³ä ñïîñîáó ðîçì³ùåííÿ ¿õ — òîïîãðàô³¿. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: êðåìíåçåì, ôîòîîçîíîë³ç Investigation of chemical transformations in the adsorbed layer of fumed silica with different number of methyl groups under condition of photoozonolysis was carried out. The noticed hydrophylization rates and the changes of intensity of Si–OH valent vibration absorption bands differed from expected ones. The conclusion was drawn about dependence of destruction rate of methyl groups in adsorbed layer of fumed silica not only on their number, but on their topography. Key words: silica, photoozonolysis 1. Ñèðåíêî Å.Ã., Ïðîêîïåíêî Ñ.Ë., Ìèùåíêî Â.Í., Îñèïîâ Â.Â., ×óéêî Î.Î. Ôîòîõèìè÷åñêîå ìîäèôèöèðîâàíèå ïîâåðõíîñòè êðåìíåçåìà ïîëèîðãàíîñèëîêñàíàìè â ïðè- ñóòñòâèè îçîíà // Äîïîâ³ä³ ÍÀÍ Óêðà¿íè. — 2006. — ¹ 10. — Ñ. 153–157. 2. Moser A.E., Eckhardt C.J. A method for reliable measurement of relative frictional properties of different self-assembled monolayers using frictional force microscopy // Thin solid Film. — 2002. — 382, 1–2. — P. 202–213. 3. Çàéöåâ Í. Êîìïëåêñîîáðàçóþùèå êðåìíåçåìû. Ñèí- òåç, ñòðîåíèå ïðèâèòîãî ñëîÿ è õèìèÿ ïîâåðõíîñòè. — Õ.: ÔÎËÈÎ, 1997. — 239 ñ. 4. Michel A.T., Usher C.R., Grassian V.H. Reactive uptake of ozone on mineral oxides and mineral dusts // Atmospheric Environment. — 2001. — 37. — P. 3201–3211. 5. Jianjun L., Akimasa K., Tsuyoshi N. Effective catalysts for decomposition of aqueous ozone // Applied Catalysis B: Environmental. — 2002. — 39. — P. 157–165. 6. Äðàãî Ð. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû â íåîðãàíè÷åñêîé õè- ìèè. — Ì.: Ìèð, 1967. — 216 ñ.