Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи
The aim of this study was to analyze the temperature and interfacial behavior of water bound to A-300, A-300/AM1 and Al2O3/AM1 initial and mechanically treated and located in air, chloroform alone or with addition of trifluoroacetic acid (TFAA) using low-temperature 1H NMR spectroscopy and cryoporo...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/477 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543902255808512 |
|---|---|
| author | Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Kartel, M. T. |
| author_facet | Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Kartel, M. T. |
| author_sort | Turov, V. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:51Z |
| description | The aim of this study was to analyze the temperature and interfacial behavior of water bound to A-300, A-300/AM1 and Al2O3/AM1 initial and mechanically treated and located in air, chloroform alone or with addition of trifluoroacetic acid (TFAA) using low-temperature 1H NMR spectroscopy and cryoporometry. Properties of unmodified (A-300) and modified (AM1) (1 : 1) nanosilicas, as well as nanoalumina, were studied in air or chloroform alone or with addition of TFAA using 1H NMR spectra recorded at different temperatures and related cryoporometry. In nontreated composite, water interaction with nanosilica (hydration degree h = 1.125 g/g) increases and free surface energy gS grows by five times due to water reorganization into nanoclusters and similar clusters are absent in cA-300 due to several factors. After the mechanical treatment (bulk density increases to rb » 1.2 g/cm3), water interaction energy with nanosilicas becomes smaller (by three times for CDCl3 and ten times for air medium) than that for nontreated composite. The effects of CDCl3 are much stronger for water in nontreated system than those in compacted composite. This is due to reorganization of water affected both by changes in the confined space effects and the influence of hydrophobic chloroform, which can displace water into small voids (inaccessible for larger chloroform molecules) or larger voids to reduce the contact area of both liquids. Thus, it has been shown that the observed influence of the hydrophobic components in complex hydrophobic/hydrophilic systems on enhancement of water binding to hydrophilic components is the general phenomenon caused by both the confined space effects and features of interactions of water with various hydrophobic structures such as the surface functionalities of hydrophobic silica and hydrophobic liquid (chloroform) or proton-donor components (TFAA). |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:24Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-477 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:56Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4772022-06-29T10:03:51Z Influence of solid and liquid hydrophobic compounds on characteristics of water located in an adsorption layer of a hydrophilic component of the system Влияние твердых и жидких гидрофобных соединений на характеристики воды, локализированной в адсорбционном слое гидрофильной компоненты систем Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Kartel, M. T. hydrophilic and hydrophobic nanosilicas treated hydrated composites 1H NMR spectra confined space effects bound water organization freezing-melting point depression гідрофільні та гідрофобні нанооксиди механічно оброблені гідратовані композити ЯМР 1Н спектри ефекти обмеженого простору організація зв’язаної води зниження температури замерзання-розмерзання гидрофильные и гидрофобные нанооксиды механически обработанные гидратированные композиты ЯМР 1Н спектры эффекты ограниченного пространства организация связанной воды понижение температуры замерзания-размерзания The aim of this study was to analyze the temperature and interfacial behavior of water bound to A-300, A-300/AM1 and Al2O3/AM1 initial and mechanically treated and located in air, chloroform alone or with addition of trifluoroacetic acid (TFAA) using low-temperature 1H NMR spectroscopy and cryoporometry. Properties of unmodified (A-300) and modified (AM1) (1 : 1) nanosilicas, as well as nanoalumina, were studied in air or chloroform alone or with addition of TFAA using 1H NMR spectra recorded at different temperatures and related cryoporometry. In nontreated composite, water interaction with nanosilica (hydration degree h = 1.125 g/g) increases and free surface energy gS grows by five times due to water reorganization into nanoclusters and similar clusters are absent in cA-300 due to several factors. After the mechanical treatment (bulk density increases to rb » 1.2 g/cm3), water interaction energy with nanosilicas becomes smaller (by three times for CDCl3 and ten times for air medium) than that for nontreated composite. The effects of CDCl3 are much stronger for water in nontreated system than those in compacted composite. This is due to reorganization of water affected both by changes in the confined space effects and the influence of hydrophobic chloroform, which can displace water into small voids (inaccessible for larger chloroform molecules) or larger voids to reduce the contact area of both liquids. Thus, it has been shown that the observed influence of the hydrophobic components in complex hydrophobic/hydrophilic systems on enhancement of water binding to hydrophilic components is the general phenomenon caused by both the confined space effects and features of interactions of water with various hydrophobic structures such as the surface functionalities of hydrophobic silica and hydrophobic liquid (chloroform) or proton-donor components (TFAA). Цель работы заключалась в детальном анализе температурного и межфазного поведения воды, которая была адсорбирована на гидрофильном кремнеземе отдельно или в системах A-300/AM1 и Al2O3/AM1, исходных и механически обработанных, которые были в разных дисперсионных средах: воздух, хлороформ, чистый или с добавлением ТФУК, методами ЯМР 1Н спектроскопии и криопорометрии, для определения влияния гидрофобных компонент системы на адсорбированную воду. Методами ЯМР 1Н спектроскопии и криопорометрии изучены свойства смеси немодифицированного (A-300) и модифицированного (AM1) (1:1) нанокремнеземов, а также Al2O3, на воздухе и в хлороформе, чистом и с добавлением ТФУК. В исходном композите взаимодействие воды с гидрофильным нанокремнеземом (гидратация h = 1.125 г/г) растет и поверхностная энергия изменяется в 5 раз вследствие реорганизации воды, отсутствует в cA-300 без АМ1. После механической обработки (насыпная плотность rb» 1.2 г/cм3), энергия взаимодействия воды с нанокремнеземом уменьшается (в три раза в CDCl3 и в 10 раз в воздухе) по сравнению с необработанным композитом. Эффект CDCl3 является сильнее для воды в необработанной смеси, чем после ее механической обработки. Было определено, что влияние гидрофобных компонент в комплексных гидрофобно-гидрофильных системах на усиление связывания воды с гидрофильными компонентами являются общим явлением. Мета роботи полягала в детальному аналізі температурної і міжфазної поведінки води, яка була адсорбована на гідрофільному кремнеземі окремо чи в системах A-300/AM1 та Al2O3/AM1, вихідних та механічно оброблених, які були у різних дисперсійних середовищах: повітря, хлороформ, чистий чи з додаванням ТФОК, методами ЯМР 1Н спектроскопії та кріопорометрії, для визначення впливу гідрофобних компонент системи на адсорбовану воду. Методами ЯМР 1Н спектроскопії та кріопорометрії було вивчено властивості суміші немодифікованого (A-300) та модифікованого (AM1) (1:1) нанокремнеземів, а також Al2O3, на повітрі та у хлороформі, чистому та з додаванням ТФОК. У вихідному композиті взаємодія води з гідрофільним нанокремнеземом (гідратація h = 1.125 г/г) зростає і поверхнева енергія змінюється у 5 разів внаслідок реорганізації води, яка відсутня у cA-300 без АМ1. Після механічної обробки (насипна густина rb» 1.2 г/cм3), енергія взаємодії води з нанокремнеземом зменшується (у три рази в CDCl3 та у 10 разів на повітрі) у порівнянні з необробленим композитом. Ефект CDCl3 є сильнішим для води у необробленій суміші, ніж після її механічної обробки. Було визначено, що вплив гідрофобних компонент у комплексних гідрофобно-гідрофільних системах на посилення зв’язування води з гідрофільними компонентами є загальним явищем. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/477 10.15407/hftp09.04.341 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 4 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 341-352 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 4 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 341-352 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 4 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 341-352 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/477/479 Copyright (c) 2018 V. V. Turov, V. M. Gun'ko, T. V. Krupska, M. T. Kartel |
| spellingShingle | гідрофільні та гідрофобні нанооксиди механічно оброблені гідратовані композити ЯМР 1Н спектри ефекти обмеженого простору організація зв’язаної води зниження температури замерзання-розмерзання Turov, V. V. Gun'ko, V. M. Krupska, T. V. Kartel, M. T. Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title | Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title_alt | Influence of solid and liquid hydrophobic compounds on characteristics of water located in an adsorption layer of a hydrophilic component of the system Влияние твердых и жидких гидрофобных соединений на характеристики воды, локализированной в адсорбционном слое гидрофильной компоненты систем |
| title_full | Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title_fullStr | Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title_full_unstemmed | Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title_short | Вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| title_sort | вплив твердих та рідких гідрофобних сполук на характеристики води, локалізованої в адсорбційному шарі гідрофільної компоненти системи |
| topic | гідрофільні та гідрофобні нанооксиди механічно оброблені гідратовані композити ЯМР 1Н спектри ефекти обмеженого простору організація зв’язаної води зниження температури замерзання-розмерзання |
| topic_facet | hydrophilic and hydrophobic nanosilicas treated hydrated composites 1H NMR spectra confined space effects bound water organization freezing-melting point depression гідрофільні та гідрофобні нанооксиди механічно оброблені гідратовані композити ЯМР 1Н спектри ефекти обмеженого простору організація зв’язаної води зниження температури замерзання-розмерзання гидрофильные и гидрофобные нанооксиды механически обработанные гидратированные композиты ЯМР 1Н спектры эффекты ограниченного пространства организация связанной воды понижение температуры замерзания-размерзания |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/477 |
| work_keys_str_mv | AT turovvv influenceofsolidandliquidhydrophobiccompoundsoncharacteristicsofwaterlocatedinanadsorptionlayerofahydrophiliccomponentofthesystem AT gunkovm influenceofsolidandliquidhydrophobiccompoundsoncharacteristicsofwaterlocatedinanadsorptionlayerofahydrophiliccomponentofthesystem AT krupskatv influenceofsolidandliquidhydrophobiccompoundsoncharacteristicsofwaterlocatedinanadsorptionlayerofahydrophiliccomponentofthesystem AT kartelmt influenceofsolidandliquidhydrophobiccompoundsoncharacteristicsofwaterlocatedinanadsorptionlayerofahydrophiliccomponentofthesystem AT turovvv vliânietverdyhižidkihgidrofobnyhsoedinenijnaharakteristikivodylokalizirovannojvadsorbcionnomsloegidrofilʹnojkomponentysistem AT gunkovm vliânietverdyhižidkihgidrofobnyhsoedinenijnaharakteristikivodylokalizirovannojvadsorbcionnomsloegidrofilʹnojkomponentysistem AT krupskatv vliânietverdyhižidkihgidrofobnyhsoedinenijnaharakteristikivodylokalizirovannojvadsorbcionnomsloegidrofilʹnojkomponentysistem AT kartelmt vliânietverdyhižidkihgidrofobnyhsoedinenijnaharakteristikivodylokalizirovannojvadsorbcionnomsloegidrofilʹnojkomponentysistem AT turovvv vplivtverdihtarídkihgídrofobnihspoluknaharakteristikivodilokalízovanoívadsorbcíjnomušarígídrofílʹnoíkomponentisistemi AT gunkovm vplivtverdihtarídkihgídrofobnihspoluknaharakteristikivodilokalízovanoívadsorbcíjnomušarígídrofílʹnoíkomponentisistemi AT krupskatv vplivtverdihtarídkihgídrofobnihspoluknaharakteristikivodilokalízovanoívadsorbcíjnomušarígídrofílʹnoíkomponentisistemi AT kartelmt vplivtverdihtarídkihgídrofobnihspoluknaharakteristikivodilokalízovanoívadsorbcíjnomušarígídrofílʹnoíkomponentisistemi |