МОСТИКОВЫЕ ПОЛИСИЛСЕСКВИОКСАНОВЫЕ КСЕРОГЕЛИ С БИФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЛОЕМ СОСТАВА Si(CH₂)₃NH₂/ Si(CH₂)₃SH

Н. В. Столярчук¹, И. В. Mельник¹, Ю. Л. Зуб¹, M. Barczak², А. Dabrowski², B. Аlonso³

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

Путем совместной гидролитической поликонденсации бис(триэтокси)силана состава (C₂H₅O)₃Si(CH₂)₂Si(OC₂H₅)₃ и двух трифункциональных силанов – 3-аминопропилтриэтоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана – получены ксерогели с бифункциональным поверхностным слоем состава Si(CH₂)₃NH₂/ Si(CH₂)₃SH. С помощью ИК, ¹Н MAS ЯМР и ¹³С CP/MAS ЯМР спектроскопии показано, что поверхностный слой – кроме комплексообразующих групп – содержит также воду, силанольные группы, принимающие участие в образовании водородной связи, и остаточные этоксисилильные группы. Степень поликонденсации полученных ксерогелей – по данным ²⁹Si CP/MAS ЯМР спектроскопии – составляет более 80%. Установлено, что использование в качестве структурирующего агента 1,2-бис(триэтоксисилил)этана вместо тетраэтоксисилана позволяет получать бифункциональные ксерогели с высокоразвитой и бипористой структурой (S_уд = 607–680 м²/г, V_c = 1.38–1.47 см³/г, d = 2.9–3.1 и 18.3 нм). При этом изменение в реагирующей системе соотношения “структурирующий силан/смесь функционализирующих силанов” от 2 : 1 к 4 : 1 практически не влияет на параметры пористой структуры конечных продуктов – ксерогелей.

Список литературы

1. Столярчук Н.В., Мельник И.В., Зуб Ю.Л. // Тезисы Х Международной конференции “Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии”. Москва. 24–29 апреля 2006. С. 236.
2. Zub Yu.L., Parish R.V. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1996. V. 99. P. 285.
3. Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. San Diego: Academic Press, 1990. Р. 908.
4. Voronkov M.G., Vlasova N.N., Pozhidaev Yu.N. // Appl. Organometal. Chem. 2000. V. 14. P. 287.
5. Пожидаев Ю.Н. Дис. д-ра. хим. наук. Иркутск: ИрИХ СО РАН, 2004.
6. 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.
7. 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.
8. Zub Yu.L., Chuiko A.A. NATO ARW “Combined and Hybrid Adsorbents: Fundamental and Applications” / Eds. Loureiro J. M., Kartel M.T. Springer-Verlag, 2006. P. 3.
9. Zub Yu.L., Gorochovatskaya M.Ya., Chuiko A.A., Nesterenko A.M. // Ext. Abstr. Fourth Int. Conf. Fundamentals of Adsorption. Kyoto. Japan. 1992. P. 461.
10. Zub Yu.L., Drozd L.S., Chuiko A.A. // Abstr. IUPAC Symp. on the Characterization of Porous Solids. Marseille. France. 1993. P. 95.
11. El-Nahhal I.M., Parish R.V. J. // Organometal. Chem. 1993. V. 452. P. 19.
12. Yacoub-George E., Bratz E., Tiltscher H. // J. Non-Cryst. Solids. 1994. V. 9. Р. 167.
13. Зуб Ю.Л., Чуйко О.О., Стеченко Е.В. // Докл. НАН Украины. 2002. № 4. C. 150.
14. Zub Yu.L., Melnyk I.V., Chuiko A.A. et al. // Chemistry, Physics and Technology of Surfaces. 2002. V. 7. P. 35.
15. El-Nahhal I.M., Yang J.J., Chuang I.-S., Maciel G.E. // J. Non-Cryst. Solids. 1996. V. 208. P. 105.
16. 16. Melnyk (Seredyuk) I.V., Zub Yu.L., Chuiko A.A., Voort Van der P. // Chemistry, Physics and Technology of Surfaces. 2002. V. 8. P. 125.
17. Yang J.J., El-Nahhal I.M., Chuang I.-S., Maciel G.E. // J. Non-Cryst. Solids. 1997. V. 212. P. 281.
18. Shea K.J., Loy D.A., Webster O. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 6700.
19. Dabrowski A., Barczak M., Stolyarchuk (Shvaykovska) N.V. et al. // Adsorption. 2005. V. 11. P. 497.
20. Kennedy G. J., Afeworki M., Calabro D. C. et al. // Appl. Spectrosc. 2004. V. 58. P. 698.
21. Massiot D., Fayon F., Capron M. et al. // Magn. Reson. Chem. 2002. V. 40. P. 70.
22. Brunauer J.S., Emmet P.H., Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1938. V. 60. P. 309.
23. Gun'ko V.M., Skubiszewska-Zieba J., Leboda R. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2004. V. 269. P. 403.
24. Швайковская Н.В., Мельник И.B., Юрченко Г.Р. и др. // Химия, физика и технология поверхности. 2004. T. 10. C. 80.
25. Corriu R.J.P., Perz R., Reye C. // Tetrahedron. 1983. V. 39. P. 999.
26. Финн Л.П., Слинякова И.Б. // Коллоид. журн. 1975. T. 37. C. 723.
27. Oviatt H.W., Shea K.J., Small J.H. // Chem. Mater. 1993. V. 5. P. 943.
28. Чуйко О.О., Горлов Ю.И. Химия поверхности кремнезема: строение поверхности, активные центры, механизмы сорбции. Киев: Наукова думка, 1992. 248 с .
29. Maciel G.E. In: Solid State NMR of Polymers/Ed. Ando I., Asakura T. Amsterdam: Elsevier, 1998. P. 923.
30. Rouquerol F., Rouquerol J., Sing K. Adsorbtion by Powders and Porous Solids. Principles, Methodology and Application. London: Academic Press, 1999. 18 p.
31. Brindle R., Pursch M., Albert K. // Solid State Nucl. Magn. Reson. 1996. V. 6. P. 251.
32. Bronnimann C.E., Zeigler R.C., Maciel G.E. // J. Am. Chem. Soc. 1988. V. 110. P. 2023.
33. Shea K.J., Loy D.A. // Acc. Chem. Res. 2001. V. 34. P. 707.
34. Столярчук Н.В., Мельник И.В., Добрянская Г.И. и др. // Журн. физ. химии. 2007. V. 81. P. 1070.
35. Столярчук Н.В. Дис. канд. хим. наук. Киев: ИХП им. А.А.Чуйко. НАН Украины, 2009.
36. Lin-Vien D., Colthup N.B., Fateley W.G., Grasselly J.G. The Handbook of Infrared and Raman Characteristic Frequencies of Organic Molecules. San Diego: Academic Press, 1991.
37. Zub Yu.L., Меlnyk I.V., White M.G., Alonso B. // Ads. Sci. Technol. 2008 V. 26. P. 119.
38. Caravajal G.S., Leyden D.E., Qquinting G.R., Maciel G.E. // Anal. Chem. 1988. V. 60. P. 1776.
39. Zub Yu.L., Il'chenko N.N., Leszczynski J. // J. Phys. Chem. 2008 (in press).
40. Трофимчук А.К., Кузовенко В.А., Мельник И.В., Зуб Ю.Л. // Журн. прикл. химии. 2006. T. 79. C. 229.