МОСТИКОВЫЕ ПОЛИСИЛСЕСКВИОКСАНОВЫЕ АДСОРБЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ОСТАТКИ ФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ
25.03.2010 г.

МОСТИКОВЫЕ ПОЛИСИЛСЕСКВИОКСАНОВЫЕ АДСОРБЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ОСТАТКИ ФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ


И. В. Мельник1, Н. В. Столярчук1, O. A. Дударко1, Ю. Л. Зуб1, A. Dabrowski2, M. Barczak2, B. Alonso3

1Институт химии поверхности им. А.А.Чуйко Национальной академии наук Украины, 17, ул. Генерала Наумова, г. Киев 03164 Украина

2Faculty of Chemistry, University of Maria Curie-Sklodowska, Pl. M. Curie- Sklodowskiej 3, 20-031 Lublin, Poland

3Institut Charles Gerhardt – UMR 5253 (CNRS/ENSCM/UM2/UM1) 8, rue de l'Ecole Normale – 34296 Montpellier cedex 5 – France

Поступила в редакцию 05.06.2008 г.


С использованием реакции гидролитической поликонденсации бис(триэтокси)силана [(C2H5O)3Si]2C2H4 (или [(C2H5O)3Si]2C6H4) и функционализирующего агента (C2H5O)3Si(CH2)2P(O)(OC2H5)2 (соотношение алкоксисиланов составляло 2 : 1 и 4 : 1 (мол.), катализатор – фторид-ион, растворитель – этанол) получены порошкообразные ксерогели, содержащие в поверхностном слое остатки фосфоновых кислот. Их обработка кипящей конц. соляной кислотой вела к трансформации функциональных групп =_ Si(CH2)2P(O)(OC2H5)2 в кислотные группы состава =_ Si(CH2)2P(O)(OH)2. С помощью ИК, 1Н ВМУ ЯМР и 13С, 29Si, 31P КП/ВМУ ЯМР спектроскопии показано, что: 1) поверхностный слой в исходных ксерогелях содержит не только фосфорсодержащие функциональные группы, но и некоторое количество непрогидролизованных этоксисилильных групп, а также силанольные группы; 2) обработка исходных ксерогелей соляной кислотой вызывает не только гидролиз этоксигрупп в остатках фосфоновой кислоты, но и большинства остаточных этоксисилильных групп; 3) вакуумная сушка ксерогелей, обработанных кислотой, ведет к образованию в их поверхностном слое звеньев состава =_ Si(СН2)2P(O)(ОН)[Picture]OSi =_ (не более 20% от фосфорсодержащих групп); 4) по данным 29Si КП/ВМУ ЯМР спектроскопии обработка кипящей кислотой вызывает увеличение в составе ксерогелей относительного количества структурных единиц Т2 и Т3 типа, обуславливающих увеличение жесткости гибридного каркаса. С этим же связано сохранение пористой структуры в таких ксерогелях при их хранении, в то время как для большинства исходных ксерогелей при их хранении на протяжении 12–18 месяцев наблюдался коллапс пористой структуры. Ксерогели, обработанные кислотой, были отнесены к микропористым адсорбентам (их удельная поверхность составляет 620–760 м2/г). Согласно данным АСМ, как исходные ксерогели, так и обработанные кислотой представляют собой практически сферические агрегаты первичных частиц (глобул).

Список литературы

  1. 1. Sullivan A.C., Wilson J.R.H. Patent USA 0077889 A1. 2004.
  2. 2. Zub Yu.L. and Parish R.V. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1996. V. 99. P. 285.
  3. 3. Zub Yu.L., Chuiko A.A. Colloidal Silica: Fundamentals and Applications /Ed. Bergna H.E., Roberts W.O. Boca Raton: CRC Press, 2006. P. 397.
  4. 4. Avnir D., Klein L.C., Levy D. et al. In: The Chemistry of Organic Silicon Compounds/Ed. Rappoport Z., Apeloig Y. Chichister: Wiley, 1998. V. 2. P. 2317.
  5. 5. Voronkov M.G., Vlasova N.N., Pozhidaev Yu.N. // Appl. Organometal. Chem. 2000. V. 14. P. 287.
  6. 6. Пожидаев Ю.Н. Дис. ... д-ра. хим. наук. Иркутск: ИрИХ СО РАН, 2004.
  7. 7. Bezomber J.-P., Chuit C., Corriu R.J.P. et al. // J. Mater. Chem. 1998. V.8. P. 1749.
  8. 8. Aliev A., Ou D.L., Ormsby B. et al. // J. Mater. Chem. 2000. V. 10. P. 2758.
  9. 9. Carbonneau C., Frantz R., Durand J.-O. et al. // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. P. 540.
  10. 10. Jurado-Gonzalez M., Ou D.L., Sullivan A. C. et al. // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. P. 3605.
  11. 11. Дударко О.А., Мельник И.В., Зуб Ю.Л. и др. // Коллоид. журн. 2005. Т. 67. № 5. С. 753.
  12. 12. Shea K.J., Loy D.A., Webster O.W. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 6700.
  13. Da brovski A., Barczak M., Stolyarchuk (Shvaykovska) N.V. et. al. // Adsorption. 2005. № 11. P. 497.
  14. 14. Melnyk I.V., Stolyarchuk N.V., DudarkoO.A. et al. // Abstracts of 4th Int. Conf. “Sol-Gel Materials”. Kliczkow Castle, Poland. 2006. P. 61.
  15. 15. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1976. C. 541.
  16. 16. Brunauer J.S., Emmet P.H., Teller E. // J. Amer. Chem. Soc. 1938. V. 60. P. 309.
  17. 17. Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. // J. Am. Chem. Soc. 1951. V.73. P. 373.
  18. 18. Швайковская Н.В., Мельник И.В., Юрченко Г.Р. и др. // Химия, физика и технология поверхности. 2004. № 10. С. 80.
  19. 19. Lin-Vien D., Colthup N.B., Fateley W.G. et al. The Handbook of Infrared and Raman Characteristic Frequencies of Organic Molecules. San Diego, CA: Academic Press, 1991. P. 504.
  20. 20. Финн Л.П., Слинякова И.Б. // Коллоид. журн. 1975. Т. 37. № 4. С. 723.
  21. 21. Сardenas A., Hovnanian N., Smaihi M. // J. Appl. Polym Sci. 1996. V. 60. P. 2279.
  22. 22. Dabrowski A., Barchak M., Dudarko О.А. et al. // Pol. Chem. J. 2007. Т. 81. P. 475.
  23. 23. Дударко О.А., Мельник И.В., Зуб Ю.Л. и др. // Неорг. матер. 2006. Т. 42. № 4. С. 413.
  24. 24. Rouquerol F., Rouquerol J., Sing K. Adsorbtion by powders and porous solids, principles, methodology and application. N.Y.: Academic Press, 1999. P. 467.