Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації
The particulate morphology and textural characteristics of nanosilica A–300, initial and hydro-compacted (cA–300) by wetting with various amounts of water in the range of h = 0.5–5.0 g per gram of dry silica, strongly stirred and then dried, have been analyzed using low-temperature 1H NMR spe...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/655 |
| 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| id |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-655 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-03-05T10:52:17Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
гідро-ущільнений нанокремнезем змочений нанокремнезем морфологія частинок текстурні характеристики реорганізація структурної ієрархії |
| spellingShingle |
гідро-ущільнений нанокремнезем змочений нанокремнезем морфологія частинок текстурні характеристики реорганізація структурної ієрархії Gun’ko, V. M. Turov, V. V. Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| topic_facet |
hydro-compacted nanosilica wetted nanosilica particulate morphology textural characteristics hierarchical structure reorganization гідро-ущільнений нанокремнезем змочений нанокремнезем морфологія частинок текстурні характеристики реорганізація структурної ієрархії |
| format |
Article |
| author |
Gun’ko, V. M. Turov, V. V. |
| author_facet |
Gun’ko, V. M. Turov, V. V. |
| author_sort |
Gun’ko, V. M. |
| title |
Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_short |
Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_full |
Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_fullStr |
Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_full_unstemmed |
Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_sort |
морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації |
| title_alt |
Particulate morphology and textural characteristics of nanosilica hydro-compacted at various wetting degree |
| description |
The particulate morphology and textural characteristics of nanosilica A–300, initial and hydro-compacted (cA–300) by wetting with various amounts of water in the range of h = 0.5–5.0 g per gram of dry silica, strongly stirred and then dried, have been analyzed using low-temperature 1H NMR spectroscopy (treated-dried-wetted samples), small angle X-ray scattering, scanning and transmission electron microscopies, infrared spectroscopy, and nitrogen adsorption methods (treated-dried-degassed samples). The effects of the hydro-compaction of A-300 depend strongly on the wetting degree with maximum changes at h = 1.5–2.0 g/g. The wetting degree could be varied to control the reorganization of aggregates of nonporous nanoparticles (NPNP, which are composed of tightly packed adherent proto-particles or nuclei) and agglomerates of aggregates (secondary and ternary structures, respectively), as well as visible particles; i.e., there is a penta-level structural hierarchy of nanosilica with three-level supra-NPNP structures. The hydro-compaction is accompanied by non-monotonic changes in the morphological and textural characteristics of cA–300 vs. h. However, the nanoparticles are much weaker affected by the treatment than higher hierarchical structures. At h ? 1 g/g, the reorganization of aggregate/agglomerate structures does not lead to diminution of the specific surface area (SSA); however, at h ? 1.5 g/g, the SSA value decreases, but the pore volume (estimated from nitrogen adsorption) increases despite the empty volume (estimated from the bulk density rb) of the powder decreases from 21.8 cm3/g for initial A–300 (rb = 0.045 g/cm3) to 3.45 cm3/g on hydro-compaction at h = 4.5 g/g (rb = 0.256 g/cm3), pores become more ordered with a predominant contribution of cylindrical shapes. The textural reorganization of dried hydro-compacted nanosilica is possible again after addition of new water amount. This suggests that the chemical bonds between neighboring nanoparticles do not practically form upon the hydro-compaction and subsequent drying. Thus, hydro-compacted nanosilica loses a dust-forming property (since rb strongly increases), but it remains active with respect to the NPNP mobility, e.g., in aqueous media, and the possibility of the reorganization of the supra-NPNP structures remains under various external actions that is of importance from a practical point of view. |
| publisher |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/655 |
| work_keys_str_mv |
AT gunkovm particulatemorphologyandtexturalcharacteristicsofnanosilicahydrocompactedatvariouswettingdegree AT turovvv particulatemorphologyandtexturalcharacteristicsofnanosilicahydrocompactedatvariouswettingdegree AT gunkovm morfologíâčastinoktateksturníharakteristikinanokremnezemugídrouŝílʹnenogopriríznihstupenâhgídratacíí AT turovvv morfologíâčastinoktateksturníharakteristikinanokremnezemugídrouŝílʹnenogopriríznihstupenâhgídratacíí |
| first_indexed |
2025-07-22T19:34:45Z |
| last_indexed |
2025-11-23T02:50:26Z |
| _version_ |
1849658229417574400 |
| spelling |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6552023-03-05T10:52:17Z Particulate morphology and textural characteristics of nanosilica hydro-compacted at various wetting degree Морфологія частинок та текстурні характеристики нанокремнезему, гідро-ущільненого при різних ступенях гідратації Gun’ko, V. M. Turov, V. V. hydro-compacted nanosilica wetted nanosilica particulate morphology textural characteristics hierarchical structure reorganization гідро-ущільнений нанокремнезем змочений нанокремнезем морфологія частинок текстурні характеристики реорганізація структурної ієрархії The particulate morphology and textural characteristics of nanosilica A–300, initial and hydro-compacted (cA–300) by wetting with various amounts of water in the range of h = 0.5–5.0 g per gram of dry silica, strongly stirred and then dried, have been analyzed using low-temperature 1H NMR spectroscopy (treated-dried-wetted samples), small angle X-ray scattering, scanning and transmission electron microscopies, infrared spectroscopy, and nitrogen adsorption methods (treated-dried-degassed samples). The effects of the hydro-compaction of A-300 depend strongly on the wetting degree with maximum changes at h = 1.5–2.0 g/g. The wetting degree could be varied to control the reorganization of aggregates of nonporous nanoparticles (NPNP, which are composed of tightly packed adherent proto-particles or nuclei) and agglomerates of aggregates (secondary and ternary structures, respectively), as well as visible particles; i.e., there is a penta-level structural hierarchy of nanosilica with three-level supra-NPNP structures. The hydro-compaction is accompanied by non-monotonic changes in the morphological and textural characteristics of cA–300 vs. h. However, the nanoparticles are much weaker affected by the treatment than higher hierarchical structures. At h ? 1 g/g, the reorganization of aggregate/agglomerate structures does not lead to diminution of the specific surface area (SSA); however, at h ? 1.5 g/g, the SSA value decreases, but the pore volume (estimated from nitrogen adsorption) increases despite the empty volume (estimated from the bulk density rb) of the powder decreases from 21.8 cm3/g for initial A–300 (rb = 0.045 g/cm3) to 3.45 cm3/g on hydro-compaction at h = 4.5 g/g (rb = 0.256 g/cm3), pores become more ordered with a predominant contribution of cylindrical shapes. The textural reorganization of dried hydro-compacted nanosilica is possible again after addition of new water amount. This suggests that the chemical bonds between neighboring nanoparticles do not practically form upon the hydro-compaction and subsequent drying. Thus, hydro-compacted nanosilica loses a dust-forming property (since rb strongly increases), but it remains active with respect to the NPNP mobility, e.g., in aqueous media, and the possibility of the reorganization of the supra-NPNP structures remains under various external actions that is of importance from a practical point of view. Морфологію часинок та текстурні характеристики нанокремнезему A–300, вихідного та гідро-ущільненого (cA–300, змочений водою у різній кількості у діапазоні h = 0.5–5.0 г на грам сухого кремнезему, механічно тренований і потім висушений), було проаналізовано з використанням низько-температурної ЯМР 1Н спектроскопії (треновані-висушені-змочені зразки), мало-кутового розсіяння рентгенівських променів, скануючої та трансмісійної електронної мікроскопії, інфрачервоної спектроскопії та адсорбції азоту (треновані-висушені-дегазовані зразки). Результати гідро-ущільнення нанокремнезему A–300 сильно залежать від величини h. Цей параметр можна змінювати для контролю реорганізації агрегатів непористих наночастинок (НПНЧ, що складаються зі щільно упакованих проточастинок чи зародків) та агломератів агрегатів (вторинні та третинні структури відповідно), як і видимих частинок (тобто є п’яти-рівнева ієрархія структур нанокремнезема з три-рівневою супра-НПНЧ структурою). Ущільнення супроводжується немонотонними змінами морфологічних та текстурних характеристик cA–300. Наночастинки зазнають значно менших змін на відміну супра-НПНЧ структур. При h ? 1 г/г реорганізація супра-НПНЧ структур не призводить до зменшення питомої поверхні (SБET); проте при h ? 1.5 г/г величина SБET зменшується, але об’єм пор зростає попри те, що пустий об’єм у порошку зменшується з 21.8 cм3/г для вихідного A–300 (насипна густина rb = 0.045 г/cм3) до 3.45 cм3/г при ущільненні при h = 4.5 г/г (rb = 0.256 г/cм3). Текстурна реорганізація гідро-ущільненого нанокремнезему можлива і при повторному змочуванню. Це свідчить про те, що хімічні зв’язки між сусідніми НПНЧ практично не утворюються при гідро-ущільненні та наступній сушці. Тобто, гідро-ущільнений нанокремнезем втрачає здатність пилоутворення, але залишається активним щодо рухливості НПНЧ, наприклад, у водному середовищі, та зберігається можливість реорганізації супра-НПНЧ структур під дією зовнішніх чинників, що має певне практичне значення. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-02-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/655 10.15407/hftp14.01.003 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 3-18 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 3-18 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 1 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 3-18 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/655/669 Copyright (c) 2023 V. M. Gun’ko, V. V. Turov |