Е.А. Нікітін, М.Ю. Белканова, А.А. Лимар, В.В. Авдін
Введення
Загальноприйнятий спосіб синтезу оксігідратних матеріалів - швидкий лужний гідроліз солей важких металів. Такий спосіб дозволяє отримати ксерогелі з високою дисперсністю. Однак сорбционная активність визначається не тільки площею поверхні, але і доступністю сорбційних центрів. Малі та надмалі швидкості гелеобразования створюють сприятливі умови для формування надмолекулярних структур з розвиненою поверхнею, доступними сорбційними центрами.
Експериментальна частина
Оксигидрати цирконію синтезували за допомогою гідролізу аміаком або їдким натром водних розчинів оксихлорида цирконію. Вихідна концентрація солі - 0,0175 моль / л, кінцева концентрація (після введення всього осадителя) - 0,014 моль / л, концентрація лужного агента - 0,1 моль / л, ємність реактора - 5 л, вихідний обсяг маточного розчину - 4 л, кінцевий - 5 л, pH синтезу - 9,15, час введення лужного агента склало 5 с для швидкого гідролізу, 120 год (5 діб) для повільного гідролізу, 3600 год (5 міс.) для сверхмедленного синтезу.
Для уповільнення швидкості гелеобразования в систему з повільним гідролізом вводили неіоногенні ПАР - моноалкілфеніловий ефір поліетиленгліколю (ОП-Ю, К-СбН4-0-(С2Н4-0) п-Н, де R - алкіл С8 ... Сю, п=9 або 10). ПАР створює структурно-механічний бар'єр, що перешкоджає коагуляції гідрофобних золів гідроксидів металів [1]. Для запобігання зміни концентрації ПАР в системі в процесі синтезу, ОП-Ю додавали як в вихідний розчин оксихлорида цирконію, так і в розчин аміаку до концентрації 1% (за масою), що значно перевищує критичну концентрацію міцелоутворення.
При малих швидкостях гідролізу істотний вплив на гелеутворення надає електромагнітне випромінювання [2]. Залежно від швидкості гідролізу і діапазону довжин хвиль опромінення світлом може як прискорювати, так і уповільнювати гелеутворення. Матковий розчин опромінювали світлом натрієвої лампи зі світлофільтром, проникним в основному лінії натрію - 589 і 589,6 нм (інтенсивність інших ліній - менше 10%). Освітленість (1500 лк) контролювали за допомогою люксметра. Доза склала 180 ТОВ лк год (час опромінення - 120 год).
Гелі, отримані повільним і надповільним гідролізом без ПАР, що не відмивали, т.к. в даних умовах оклюзії домішок з маточного розчину не відбувається [3]. Цірконогелі, отримані при швидкому гідролізі або з введенням ПАР, відмивали дистильованою водою або ізопропіловий спирт за результатами попередніх досліджень відмивання.
Отримані зразки вивчили методом ІЧ-Фур'є спектрометрії (спектрометр Nicolet - 380, суспензія в середовищі вазелінового масла).
Комп'ютерне моделювання низькомолекулярних агрегатів оксигидратов цирконію складу (ZrO (OH) 2) n з різним ступенем гідратації вироблялося за допомогою комбінованої методології, що включає розподіл усіх моделювання структури з використанням методу Монте-Карло і оптимізацію геометрії (ab initio UHF, 3-21G). Розрахунок коливальних спектрів проводили напівемпіричні методом ZINDO / 1.
Найбільш показовими є гелі, отримані за таких умов:
I - повільний (5 діб) гідроліз аміаком з опроміненням натрієвої лампою,
П - повільний (5 діб) гідроліз аміаком з введенням в систему ПАВ,
Ш - сверхмедленний (5 міс.) Гідроліз аміаком,
IV - швидкий (5 с) гідроліз їдким натром. ...
