LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез і реакції полімер-мінеральних магнітних частинок Fe3O4 та Ni з олігопероксидною оболонкою

концентрація лігандів, здатних зв'язуватися з поверхнею зародка, яка визначається природою модифікатора і, відповідно, розміром та формою утворюваних в розчині надмолекулярних структур, конфігурацією ланцюга і здатністю до конформаційних перегрупувань при концентраціях, вищих та нижчих від ККС.

Для процесу агрегації зародків у частинки вирішальними факторами є природа та розмір мікроколоїдних зон у реакційній масі. Видно, що при переході від поверхнево-активних олігомерів до низькомолекулярних ПАР та беземульгаторного латексу розмір частинок зменшується відповідно до збільшення просторових неоднорідностей у системі від міцелоподібних структур молекул олігомерів до поверхні розділу фаз в присутності беземульгаторного латексу.


Таблиця 3. Вплив температури синтезу та концентрації ФОП-3 на характеристики функціональних частинок магнетиту

Т, К

[ФОП-3], %

Розмір кристалів,

dкр, нм

Концентрація зародків Nзар

моль/л

*106

Кількість молекул ФОП на 1 зародок NФОП*103


Розмір полімер-мінеральних частинок

dN, нм* / вміст моди, %

Коефіцієнт полідис-перс-ності kпол

Кількість зародків на 1 частинку Nзар*103


293

0

10.41.0

1.09

0

14657 / 96.5

1.66

2.77


0.2

9.60.9

1.38

0.28

9727 / 92.1

4.62

1.03


2

8.90.9

1.74

2.21

7826 / 78.4

2.94

0.67

333

0

12.61.1

0.61

0

7121 / 82.4

3.19

0.18


0.2

10.51.0

1.06

0.36

6719 / 73.3

2.21

0.26


2

9.60.9

1.38

2.78

-

-

-

363

0

13.31.2

0.52

0

8739 / 59.3

1.83

0.28


0.2

12.41.1

0.64

0.60

7227/ 44,6

1.66

0.13


2

10.21.0

1.15

3.33

6927 / 58,1

2.14

0.47

* - розмір частинок першої моди на кривих середньо-чисельного розподілу.


На процес зародження кристалів магнетиту та їх ріст, крім природи ліганду, впливає його концентрація у реакційній масі та температура. Як видно з таблиці 3 розмір зародків збільшується із підвищенням температури синтезу. Водночас із збільшенням концентрації ФОП у реакційній масі при різних температурах середньочисельний розмір частинок першої моди зменшується із одночасним її звуженням. Центрами зародкоутворення є невеликий відсоток молекул ФОП, а більша їх частина, очевидно, бере участь в утворенні надмолекулярних структур у розчині з підвищеною концентрацією лігандів у зонах, які є екзошаблонами для росту зародків. Бімодальний розподіл за розміром вказує на існування двох основних реакційних зон, у яких відбувається агрегація зародків: мікроколоїдних екзошаблонів, утворених молекулами ФОП, та об'єму реакційної маси. Збільшення температури синтезу до 333К та 363К приводить до утворення менших частинок, ніж при 293К, із одночасним зменшенням вмісту моди від 92% при 293К до 45-58% при 363К, що свідчить про зменшення впливу ФОП на процес агрегації зародків.

Формування частинок нікелю відбувається за аналогічним механізмом. Реакція відновлення проходить через стадію утворення гідроксиду, з якого формуються первинні зародки металу, що далі ростуть до розміру 20-25 нм і утворюють агрегати розміром до 1.8 мкм. Вміст адсорбату складає 1.5 мг/г, що пов'язане з низькою адсорбційною активністю поверхні нікелю.

Отже, в присутності поверхнево-активних ФОП здійснюється контрольований синтез суспензій з полімер-мінеральних частинок, як на стадії зародження та росту кристалів нової фази, так і на стадії агрегації кристалів у колоїдні частинки, що приводить до звуження їх розподілу за розміром.


Особливості адсорбції ФОП під час нуклеації мінеральних частинок



Ступінчаста залежність адсорбції від концентрації ФОП (рис. 6) пояснюється зміною конформаційного стану молекул ФОП в розчині та на поверхні в залежності від їх концентрації в розчині. Площадка, що займає адсорбована молекула ФОП, при збільшенні його концентрації у розчині зменшується до певного критичного значення (табл. 4). Отже площа 58 – 78 Е2 є необхідною для незворотного зв'язування ФОП з поверхнею магнетиту. Підвищення температури сприяє адсорбції молекул ФОП у більш розгорнутій конформації, на що вказує збільшення площі, яку займає адсорбо-

Рис.6 Ізотерми адсорбції ФОП-3 на частинках магнетиту: (1) 2% Fe3O4 у реакційній масі; (2) 5% Fe3O4 у реакційній масі;(3) ізотерма поверхневого натягу ФОП-3


вана молекула на поверхні. Значення площадок адсорбції, отримані для невисокого вмісту адсорбату, вказують на те, що на поверхні є вільні від адсорбованого ФОП ділянки.


Таблиця 4. Характеристики поверхні функціональних частинок магнетиту


Т, К

[ФОП-3],

%

Адсорбція

А. мг/г

Aдсорбція у % від завантаженого ФОП

Середньо

чисельний розмір частинок dN.

нм

Питома площа поверхні Sпит. м2/г

Адсорбція

А'.

моль/м2

Ч106

Sпов на 1