рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості
The purpose of this work is to study the possibility of creating hydrolytically and chemically stable pH-sensitive materials using silica as a carrier and an acid-base indicator that changes color when the pH of medium is varied. Synthesis of pH-sensitive materials was carried out by covalent bindin...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/470 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543900826599424 |
|---|---|
| author | Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. |
| author_facet | Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. |
| author_sort | Roik, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:00Z |
| description | The purpose of this work is to study the possibility of creating hydrolytically and chemically stable pH-sensitive materials using silica as a carrier and an acid-base indicator that changes color when the pH of medium is varied. Synthesis of pH-sensitive materials was carried out by covalent binding of methyl red dye with aminopropylsilica in the presence of 1,1’-carbonyldiimidazole as a coupling agent. The porous structure, the chemical composition of the surface, and the protolytic properties of the synthesized silica materials were characterized by low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, quantitative chemical analysis, thermogravimetry, diffuse reflectance electron spectroscopy, pH-metry. It was proved that chemical immobilization of methyl red on the silica surface does not have a significant effect on the porous structure of initial silica: the isotherms of nitrogen adsorption?desorption and pore size distribution curves confirm retention of wide pore size distribution after chemical modification of silica. The content of the acid-base indicator chemically immobilized on the silica surface was determined by quantitative chemical analysis of synthesized materials, as well as by thermogravimetry and diffuse reflectance electron spectroscopy in the ultraviolet and visible regions. It was demonstrated that diffuse reflectance electron spectroscopy can be a reliable method of quantitatively determining an indicator dye chemically grafted to the silica surface. It was proved that chemically grafted dye retains the ability to protonation of tertiary amino group and formation of resonance azonium ion, which is responsible for changing the color of methyl red. It was found that the protonation of methyl red chemically fixed on the silica surface occurs at higher pH values than for individual indicator dye. Therefore, the color change of grafted dye takes place in less acidic solutions. The proposed synthetic approach can be used to produce regenerable and eco-friendly pH-sensitive materials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:20Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-470 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:54Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4702022-06-29T10:04:00Z pH-sensitive materials based on silica with chemically immobilized methyl red: synthesis and protolytic properties рН-чувствительные материалы на основе кремнезема с химически иммобилизованным метиловым красным: синтез и протолитические свойства рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. methyl red silica chemical immobilization pH-sensitive material метиловий червоний кремнезем хімічна іммобілізація рН-чутливий матеріал метиловый красный кремнезем химическая иммобилизация рН-чувствительный материал The purpose of this work is to study the possibility of creating hydrolytically and chemically stable pH-sensitive materials using silica as a carrier and an acid-base indicator that changes color when the pH of medium is varied. Synthesis of pH-sensitive materials was carried out by covalent binding of methyl red dye with aminopropylsilica in the presence of 1,1’-carbonyldiimidazole as a coupling agent. The porous structure, the chemical composition of the surface, and the protolytic properties of the synthesized silica materials were characterized by low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, quantitative chemical analysis, thermogravimetry, diffuse reflectance electron spectroscopy, pH-metry. It was proved that chemical immobilization of methyl red on the silica surface does not have a significant effect on the porous structure of initial silica: the isotherms of nitrogen adsorption?desorption and pore size distribution curves confirm retention of wide pore size distribution after chemical modification of silica. The content of the acid-base indicator chemically immobilized on the silica surface was determined by quantitative chemical analysis of synthesized materials, as well as by thermogravimetry and diffuse reflectance electron spectroscopy in the ultraviolet and visible regions. It was demonstrated that diffuse reflectance electron spectroscopy can be a reliable method of quantitatively determining an indicator dye chemically grafted to the silica surface. It was proved that chemically grafted dye retains the ability to protonation of tertiary amino group and formation of resonance azonium ion, which is responsible for changing the color of methyl red. It was found that the protonation of methyl red chemically fixed on the silica surface occurs at higher pH values than for individual indicator dye. Therefore, the color change of grafted dye takes place in less acidic solutions. The proposed synthetic approach can be used to produce regenerable and eco-friendly pH-sensitive materials. Цель настоящей работы – изучение возможности создания гидролитически и химически устойчивых рН-чувствительных материалов с использованием кремнезема в качестве носителя и кислотно-основного индикатора, изменяющего окраску при варьировании рН среды. Синтез рН-чувствительных материалов был осуществлен путем ковалентного связывания красителя метиловый красный с аминопропилкремнеземом в присутствии 1,1??карбонилдиимидазола в качестве сшивающего агента. Пористая структура, химический состав поверхности и протолитические свойства синтезированных кремнеземных материалов охарактеризованы с помощью низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, количественного химического анализа, термогравиметрии, электронной спектроскопии диффузного отражения, рН-метрии. Установлено, что химическая иммобилизация метилового красного на поверхности кремнезема не оказывает существенного влияния на пористую структуру исходного кремнезема. Содержание кислотно?основного индикатора, химически иммобилизованного на поверхности кремнезема, установлено путем количественного химического анализа синтезированных материалов, а также методами термогравиметрии и электронной спектроскопии диффузного отражения в ультрафиолетовой и видимой области. Продемонстрировано, что электронная спектроскопия диффузного отражения может быть надежным методом количественного определения индикаторного красителя, химически привитого к поверхности кремнезема. Доказано, что иммобилизованный краситель сохраняет способность к протонированию третичной аминогруппы и образованию резонансного иона азония, который отвечает за изменение цвета метилового красного. Установлено, что протонирование метилового красного, химически закрепленного на поверхности кремнезема, осуществляется при более высоких значениях рН по сравнению с индивидуальным индикаторным красителем. Поэтому изменение окраски привитого метилового красного происходит в менее кислых растворах. Предложенный синтетический подход может быть использован для получения экологически чистых рН-чувствительных материалов многократного использования. Мета цієї роботи – вивчення можливості створення гідролітично і хімічно стійких рН-чутливих матеріалів з використанням кремнезему як носія та кислотно-основного індикатора, що змінює забарвлення при варіюванні рН середовища. Синтез рН-чутливих матеріалів було здійснено шляхом ковалентного зв'язування барвника метиловий червоний з амінопропілкремнеземом у присутності 1,1??карбонілдиімідазолу як зшиваючого агента. Пориста структура, хімічний склад поверхні та протолітичні властивості синтезованих кремнеземних матеріалів охарактеризовано за допомогою низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту, кількісного хімічного аналізу, термогравіметрії, електронної спектроскопії дифузного відбиття, рН-метрії. Встановлено, що хімічна іммобілізація метилового червоного на поверхні кремнезему не спричиняє суттєвого впливу на пористу структуру вихідного кремнезему. Вміст кислотно?основного індикатора, хімічно іммобілізованого на поверхні кремнезему, визначено шляхом кількісного хімічного аналізу синтезованих матеріалів, а також методами термогравіметрії та електронної спектроскопії дифузного відбиття в ультрафіолетовій та видимій області. Продемонстровано, що електронна спектроскопія дифузного відбиття може бути надійним методом кількісного визначення індикаторного барвника, хімічно прищепленого до поверхні кремнезему. Доведено, що іммобілізований барвник зберігає здатність до протонування третинної аміногрупи і утворення резонансного іона азонію, який відповідає за зміну кольору метилового червоного. Встановлено, що протонування метилового червоного, хімічно закріпленого на поверхні кремнезему, здійснюється при більш високих значеннях рН у порівнянні з індивідуальним індикаторним барвником. Тому зміна забарвлення прищепленого метилового червоного відбувається в менш кислих розчинах. Запропонований синтетичний підхід може бути використаний для одержання екологічно чистих рН-чутливих матеріалів багаторазового використання. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-08-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/470 10.15407/hftp09.03.237 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 3 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 237-250 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 3 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 237-250 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 3 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 237-250 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/470/470 Copyright (c) 2018 N. V. Roik, L. A. Belyakova, M. O. Dziazko |
| spellingShingle | метиловий червоний кремнезем хімічна іммобілізація рН-чутливий матеріал Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title | рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title_alt | pH-sensitive materials based on silica with chemically immobilized methyl red: synthesis and protolytic properties рН-чувствительные материалы на основе кремнезема с химически иммобилизованным метиловым красным: синтез и протолитические свойства |
| title_full | рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title_fullStr | рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title_full_unstemmed | рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title_short | рН-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| title_sort | рн-чутливі матеріали на основі кремнезему з хімічно іммобілізованим метиловим червоним: синтез та протолітичні властивості |
| topic | метиловий червоний кремнезем хімічна іммобілізація рН-чутливий матеріал |
| topic_facet | methyl red silica chemical immobilization pH-sensitive material метиловий червоний кремнезем хімічна іммобілізація рН-чутливий матеріал метиловый красный кремнезем химическая иммобилизация рН-чувствительный материал |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/470 |
| work_keys_str_mv | AT roiknv phsensitivematerialsbasedonsilicawithchemicallyimmobilizedmethylredsynthesisandprotolyticproperties AT belyakovala phsensitivematerialsbasedonsilicawithchemicallyimmobilizedmethylredsynthesisandprotolyticproperties AT dziazkomo phsensitivematerialsbasedonsilicawithchemicallyimmobilizedmethylredsynthesisandprotolyticproperties AT roiknv rnčuvstvitelʹnyematerialynaosnovekremnezemashimičeskiimmobilizovannymmetilovymkrasnymsinteziprotolitičeskiesvojstva AT belyakovala rnčuvstvitelʹnyematerialynaosnovekremnezemashimičeskiimmobilizovannymmetilovymkrasnymsinteziprotolitičeskiesvojstva AT dziazkomo rnčuvstvitelʹnyematerialynaosnovekremnezemashimičeskiimmobilizovannymmetilovymkrasnymsinteziprotolitičeskiesvojstva AT roiknv rnčutlivímateríalinaosnovíkremnezemuzhímíčnoímmobílízovanimmetilovimčervonimsinteztaprotolítičnívlastivostí AT belyakovala rnčutlivímateríalinaosnovíkremnezemuzhímíčnoímmobílízovanimmetilovimčervonimsinteztaprotolítičnívlastivostí AT dziazkomo rnčutlivímateríalinaosnovíkremnezemuzhímíčnoímmobílízovanimmetilovimčervonimsinteztaprotolítičnívlastivostí |