LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез дослідження поліорганосилоксанів з бі- та трифункціональним поверхневим шаром

етанолу). Проаналізувавши отримані дані можна сказати, що сорбційна спроможність зростає при збільшенні питомої поверхні зразків і при збільшенні температури сорбції до 50С. Найкращі сорбційні властивості має зразок БIV з біфункціональним поверхневим шаром. Однак вочевидь, що при сорбції золота тіовмісними ксерогелями існує дифузійний фактор, роль якого суттєво зменшується при підвищенні температури сорбції і десорбції. На цьому тлі дуже добру сорбційну спроможність (в однакових умовах) демонструє мезопористий сорбент з аналогічними групами: 100% поглинання металу спостерігається при кімнатній температурі на протязі 5 хв.; за такий же проміжок часу спостерігається повна десорбція металу; вказані характеристики не змінюються в повторних циклах. Також показано, що селективному вилученню золота з розчинів не заважають залізо, кобальт, мідь, які беруться в надлишку.

З використанням вищезгаданих ксерогелів також досліджувалась сорбція в статичному режимі іонів ртуті(ІІ). Сорбція вивчалась в кислих розчинах (рН ~ 2), в яких співвідношення метал/функціональна група було рівним 1:2, так як тіосечовинні групи на поверхні кремнеземів з іонами ртуті (ІІ) утворюють комплекси саме такого складу. Було встановлено, що практично для всіх використаних сорбентів (за виключенням зразку MII) час встановлення сорбційної рівноваги не перевищував 30 хв. Більш того, 70-90% металу (від загально сорбованої кількості) поглинається протягом перших 5 хв. Цікаво зазначити, що максимальна ступінь вилучення металу досягається у сорбенту БIV з біфункціональним поверхневим шаром і становить 84%.

Розглядаючи залежність співвідношення "метал (сорбований на поверхні)/функціональна група" для зразків MIVP і БIV від "співвідношення метал (у вихідному розчині)/функціональна група", можна зазначити, що у випадку як сорбенту MIVP, так і БIV при збільшенні концентрації металу в розчині зростає його кількість, яка сорбується на поверхні ксерогелю. Створюється враження, що на поверхні обох сорбентів іде процес відновлення ртуті до ступеню окиснення +1. В цьому випадку ймовірно утворення сполук ртуті(I) зі зв'язком метал-метал. Це, мабуть, і є чинником таких високих значень ССЄ для цих двох ксерогелів – відповідно 846 мг/г для зразку MIVP і 1104 мг/г для зразку БIV, які в 1,5-2 рази перевершують значення ССЄ для кращих сорбентів ртуті органічного походження.

Порівняльна характеристика властивостей функціоналізованих полісилоксанових ксерогелів та мезопористих кремнеземів. В цьому розділі дається коротка порівняльна характеристика синтезованих функціоналізованих полісилоксанових ксерогелів і мезопористих кремнеземів із залученням всього одержаного експериментального матеріалу.


ВИСНОВКИ

1. З використанням одностадійного методу синтезу, який базується на відомій реакції ізо(тіо)цианатів з первинними амінами, одержано та ідентифіковано попередники золь-гель синтезу - триалкоксісилани з (тіо)сечовинними функціональними групами.

2. Золь-гель методом – з використанням одержаних силанів з (тіо)сечовинними групами - синтезовано полісилоксанові ксерогелі з моно- та біфункціональним поверхневим шаром. Встановлено, що варіюючи співвідношення реагуючих компонентів та природу функціональних груп, можна цілеспрямовано впливати на ступінь гідрофільності поверхні, вміст поверхневих груп та структурно-адсорбційні характеристики таких гібридних матеріалів.

3. З використанням трикомпонентних (за силанами) систем продемонстрована можливість синтезу полісилоксанових ксерогелів з біфункціональним поверхневим шаром, до складу якого входять тіол- та амінопропільні групи. Показано, що склад поверхневого шару можна варіювати в досить широких межах, що дозволить формувати на поверхні таких ксерогелів необхідний склад координаційних поліедрів. Встановлено, що одержані ксерогелі при певному співвідношенні поверхневих груп різної природи мають підвищену термічну стійкість і утворюють бімодальні пористі структури. З допомогою ІЧ та КР спектроскопії показано, що аміногрупи в таких ксерогелях протоновані, при цьому джерелом протонів виступають не тіольні групи.

4. Методом темплатного синтезу отримана група функціоналізованих мезопористих кремнеземів, що містять у поверхневому шарі метильні, фенільні, тіолпропільні, амінопропільні, дипропіламінні та пропілетилендіамінні групи, а також їх комбінації. Вперше розроблено темплатний синтез ФМК з трифункціональним поверхневим шаром. На основі даних рентгенівської дифрактометрії і просвічуючої електронної мікроскопії зроблено висновок, що пориста структура отриманих зразків являє собою систему черв'якоподібних каналів. Більшість сорбентів, отриманих темплатним методом, уявляють собою – по даним ТЕМ – агрегати сферичних часток з розмірами 0,5 – 1,0 mм, питома поверхня яких знаходиться в межах 400-650 м2г-1. Із застосуванням ІЧ та 13С СР MAS спектроскопії підтверджено наявність на поверхні синтезованих ФМК функціональних груп, що вводилися при синтезі, а також виникнення нових, насамперед метоксильних.

5. З допомогою 29Si DP MAS ЯМР спектроскопії показано існування на поверхні ФМК тільки двох структурних одиниць, до складу яких входять функціональні групи R', а саме: O3SiR' (T3) та O2Si(OH)R' (T2), що свідчить про підвищену гідролітичну стабільність поверхневих шарів.

6. Встановлено, що структурно-адсорбційні характеристики ФМК з монофункціональним поверхневим шаром істотно залежать від хімічної природи поверхні. При переході до зразків з бі- і трифункціональним поверхневим шаром спостерігається нівелювання впливу природи функціональних груп. Більшість отриманих ФМК мають ізотерми ленгмюрівського типу і по розміру пор знаходяться на межі між мікро- і мезопористими сорбентами.

7. Показано, що серед сорбентів з тіосечовинними групами найкращу сорбційну спроможність по відношенню до золота(III) та ртуті(II) – при кімнатній температурі - демонструють зразки з біфункціональним поверхневим шаром (наприклад, ССЄ для такого сорбенту по відношенню до іонів Hg(II) складає 1104 мг/г). При підвищенні температури до 50С сорбційна спроможність по відношенню до іонів Au(III) суттєво зростає і у сорбентів з монофункціональним поверхневим шаром. Найкращі сорбційні властивості по відношенню до золота(III) демонструє зразок ФМК з тіосечовинною функціональною групою.

8. Запропоновані в даній роботі підходи до синтезу нових матеріалів дають змогу, в залежності від поставленої задачі, створювати сорбенти з наперед обумовленими структурно-адсорбційними (та іншими) характеристиками.


СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Polyfunctionalised Surfactant-Templated Adsorbents