Золь-гель технологии, Нанодисперсный кремнезем, Шабанова Н.А., Саркисов П.Д., 2015

Золь-гель технологии, Нанодисперсный кремнезем, Шабанова Н.А., Саркисов П.Д., 2015.
 
  Монография обобщает научный и практический опыт, накопленный в области химии и технологии нанодисперсного кремнезема в нашей стране и в мировой практике. Внимание авторов направлено на рассмотрение коллоидно-химических основ золь-гель технологий синтеза гибридных органонеорганических наночастиц и пористых материалов, частиц с полой структурой, легированных оксидами элементов и металлами, покрытий, мембран, объемных непористых тел. Анализ различных вариантов проведения золь-гель процесса представлен с учетом реакционной способности кремнезема, современных теорий фазообразования и агрегативной устойчивости дисперсных систем. Приведены рецептуры и основные технологические параметры золь-гель синтеза функциональных наноматериалов с различными параметрами состава, дисперсности, пористости, структуры и морфологии.
Для широкого круга научных работников, специалистов-практиков различных отраслей промышленности, студентов и аспирантов, занимающихся синтезом наносистем.




Фазообразование.
В основе многих методов, описывающих синтез золей с узкой кривой распределения частиц по размерам, лежат представления о фа-зообразовании в пересыщенных растворах [69-71]. В ходе реакции поликонденсации в водном растворе кремниевой кислоты появляются полимеризованные кремниевые кислоты, что приводит к образованию зародышей новой фазы в результате флуктуации концентраций. Флуктуационные ассоциаты содержат как мономерные, так и олиго- и полимерные молекулы, которые могут быть связаны между собой межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса, водородными или химическими (силоксановыми) связями. Во время индукционного периода происходит формирование зародышей, а их концентрация не изменяется на последующих стадиях роста частиц, что является необходимым условием получения золей с узкой кривой распределения по размерам. Реакция поликонденсации, продолжающаяся внутри ассоциатов, способствует увеличению числа силоксановых связей и уплотнению зародышей новой фазы. «Активность» кремниевой кислоты во время индукционного периода изменяется мало, так как процесс образования зародышей замедляется из-за распада тех ассоциатов, размеры которых не равновесны относительно текущих пересыщений. Нуклеационная модель фазообразования рассмотрена Ла Мером при описании роста частиц монодисперсных гидрозолей [69].

Продолжительность индукционного периода, в течение которого происходит образование зародышей новой фазы, зависит от ряда факторов. Индукционный период уменьшается по мере увеличения общей концентрации кремнезема (т. е. величины пересыщения), температуры (при пересыщениях более 4-5, когда не наблюдается «аномальная» температурная зависимость), с ростом pH, с введением в систему предварительно образовавшихся частиц [27, 72] и при перемешивании.

Содержание.
Предисловие.
Введение.
Глава 1. Кинетика поликонденсации кремниевых кислот в водных растворах.
1.1. Общие вопросы поликонденсации.
1.2. Методы анализа водного кремнезема.
1.2.1. Колориметрический анализ — метод оценки состояния кремниевых кислот в водных растворах.
1.2.2. Концентрация щелочного гидроксида.
1.2.3. Концентрация SiO2 в золе и в растворе силиката натрия.
1.2.4. Размер частиц по данным потенциометрического титрования (метод Сирса).
1.3. Основные стадии поликонденсации.
1.3.1. Гомогенная поликонденсация.
1.3.2. Фазообразование.
1.3.3. Рост частиц (молекулярное отложение).
1.4. Анализ влияния различных факторов на скорость гетерофазной поликонденсации (роста частиц) кремниевой кислоты.
1.4.1. Механизм влияния pH на скорость поликонденсации.
1.4.2. Температура и скорость поликонденсации.
1.4.3. Перемешивание и скорость поликонденсации.
1.4.4. Концентрация кремниевой кислоты и скорость поликонденсации.
1.4.5. Закономерности влияния электролитов на кинетику поликонденсации.
Глава 2. Гидролиз и поликонденсация в растворах алкоксидов кремния.
2.1. Общие представления.
2.2. Синтез сферических частиц по методу Штобера.
2.3. Модифицированные методы Штобера.
Глава 3. Гелеобразование в золях кремниевой кислоты.
3.1. Общие сведения.
3.2. Методы исследования кинетики гелеобразования.
3.3. Кинетика гелеобразования.
3.3.1. Скорость гелеобразования: влияние природы кислоты, pH и концентрации Si02.
3.3.2. Роль температурного фактора в кинетике образования гелей.
3.3.3. Скорость гелеобразования и природа катионов щелочных гидроксидов.
3.3.4. Самопроизвольное диспергирование гелей.
3.3.5. Роль электролитов.
3.4. Гелеобразование в золях с плотными частицами.
3.5. Фрактальная теория гелеобразования.
Глава 4. Щелочные силикаты - прекурсоры нанодисперсного кремнезема.
4.1. Общая характеристика растворимых силикатов.
4.2. Полисиликаты.
4.3. Кинетика деполимеризации кремнезема.
4.4. Кинетика деполимеризации и агрегативная устойчивость коллоидного кремнезема.
Глава 5. Синтез, концентрирование и модифицирование золя.
5.1. Получение раствора кремниевой кислоты ионообменным методом.
5.2. Синтез «зародышевого» золя.
5.3. Выращивание частиц золя путем подачи «питателя».
5.4. Концентрирование золей.
5.5. Модифицированные золи.
5.5.1. Адсорбционное модифицирование коллоидного кремнезема соединениями алюминия.
5.5.2. Золи, модифицированные соединениями молибдена.
5.5.3. Золи, модифицированные соединениями хрома.
5.5.4. Золи, модифицированные (стабилизированные) гидроксидами щелочных металлов или аммиаком.
Глава 6. Агрегативная устойчивость коллоидного кремнезема.
6.1. Классификация дисперсных систем по агрегативной устойчивости.
6.2. Поликонденсация и гелеобразование.
6.3. Электроповерхностные свойства водного кремнезема.
6.3.1. Исследование поверхностных свойств кремнезема методом ЯМР.
6.3.2. Вязкость и электрофоретическая подвижность золей.
6.4. Адсорбционная способность кремнезема и агрегативная устойчивость золей в присутствии электролитов.
6.5. Природа гидрофильности кремнезема.
6.6. Обобщенная теория агрегативной устойчивости дисперсных систем ДЛФО.
Глава 7. Основы золь-гель технологии монолитных материалов.
7.1. Основные стадии золь-гель технологии.
7.2. Силикатные стекла и покрытия.
7.3. Многокомпонентные стекла.
7.4. Стеклокерамика.
Глава 8. Золь-гель процессы в гетерогенных средах.
8.1. Золь-гель процессы в микроэмульсиях.
8.2. Инкапсулирование наночастиц кремнезема в полимерную органическую матрицу.
8.2.1. Золь-гель синтез наночастиц типа «ядро-оболочка».
8.2.2. Синтез частиц «ядро-оболочка» методом гетерокоагуляции.
Глава 9. Пористые материалы и порошки.
9.1. Золь-гель метод получения силикагелей.
9.2. Синтез мезопористых материалов в присутствии темплатов.
9.3. Золь-гель синтез смешанных оксидов.
9.4. Синтез полых частиц кремнезема.
Глава 10. Примеры технологических схем синтеза.
Цитированная литература.

Купить .





Теги: учебник по нанотехнологии :: нанотехнология :: Шабанова :: Саркисов