РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Матеріали, хімічні реагенти та розчинники, що використовуються
В роботі як вихідні кремнеземні матриці використовували – пірогенний кремнезем
аеросил (A-300), силохром (AK-175), структурновпорядкований мезопористий
кремнезем МСМ-41. Силохром – крупнопориста речовина білого кольору, з питомою
поверхнею 114 м2/г, та переважним діаметром пор 24 нм. Аеросил – непориста
речовина білого кольору з питомою поверхнею 273 м2/г. Як прекурсор МСМ-41
використовували тетраетоксисилан.
Таблиця 2.1
Реагенти і розчинники, що використовували в роботі [208, 209]
Речовина
Структурна
формула
Умовне
позначення
Молеку-лярна маса
Гус-тина,
d420
tкип.,
єС
1
аеросил
SiO2
60
силохром
SiO2
60
тетраетоксисилан (“Кремнійполімер” Запоріжжя, х.ч.)
(C2H5O)4Si
ТЕОС
208
0,93
165,5
гексадецил-триметиламоній бромід (Aldrich)
C16H33(CH3)3NBr
C16TMABr
364,46
триетоксисилан
(“Кремнійполімер” Запоріжжя, х.ч.)
(С2H5O)3SiH
TEC
164,28
0,890
135
Продовження табл. 2.1
6
аміак (Реахім, ч.д.а.)
28 % NH3
NH4OH
17,03
0,898
льодяна оцтова кислота
(Реахім, х.ч.)
CH3CO2H
СH3COOH
60,05
1,049
118,1
золотохлористо-воднева кислота
HAuCl4
HAuCl4
339,79
1,169
нітрат срібла
(Ол-хім, ч.д.а.)
AgNO3
AgNO3
169,87
4,35
10
ацетилацетонат нікелю (Aldrich)
C10H14O4Ni
Ni(acac)2
256.91
11
ацетилацетонат кобальту (Aldrich)
C10H14O4Co
Co(acac)2
257,15
12
ацетилацетонат заліза (Aldrich)
C10H14O4Fe
Fe(acac)2
254,06
13
ацетилен
C2H2
C2H2
14
соляна кислота
(Реахім, ч.д.а)
38 % HCl
HCl
36,46
1,189
г/см3 водн.р-ну HCl
15
етанол
C2H5OH
C2H5OH
46,07
0,789
78,37
16
гідроксид натрію
(Реахім, х.ч.)
NaOH
NaOH
39,99
2,02
1390
17
фтороводнева кислота
HF
HF
20,01
1,15
2.2. Методи дослідження
Метод дифракції рентгенівських промінів (рентгенофазовий аналіз (РФА))
Рентгенофазовий аналіз – це метод якісного і кількісного аналізу фазового
складу полікристалічних матеріалів, який базується на вивченні дифракції
рентгенівських променів.
Метою рентгенофазового аналізу є ідентифікація речовини за набором її
міжплощинних відстаней (d) та відносних інтенсивностей (l) відповідних ліній на
рентгенограмі.
Оскільки кожна фаза полікристалічного зразка має кристалічну ґратку з
характерним набором відстаней d між паралельними кристалографічними площинами,
рентгенівські промені відбиваються від кристалографічних площин із характерним
тільки для даної фази набором брегівських кутів q (кут між падаючим променем та
площиною, що відбиває) та відносних інтенсивностей дифракційних відбиттів.
Останні реєструють за допомогою дифрактометрів (дифрактограм). По положенню
дифракційних максимумів (піків на дифрактограмі) визначають кути q, а потім
значення d розраховують відповідно до умови Брегга-Вульфа за рівнянням:
2dsinq=l (l=1,54 Е - довжина хвилі Ka випромінювання) [83].
Наступним етапом обробки дифрактограми є індексування її ліній, тобто
визначають індекси Мілера hkl для кожної лінії дифрактограми. При індексуванні
використовують зв’язок між значеннями d та hkl для кожної лінії дифрактограми
[113]. Для гексагональної сингонії вона має вигляд:
, (2.1)
де a – період ґратки.
Після обчислення 1/d2 проводиться виділення рефлексів з зони hk0. Для цього
обчислюють значення Qi, відносячи 1/d2 кожної лінії до 1/d2 першої лінії
дифрактограми. Якщо індекси першої лінії 100, в ряду Qi серед інших будуть
одержані цілі числа.
Отже, якщо досліджувана речовина має структуру гексагональної сингонії, то при
обчислені Qi по відношенню до лінії 100 для максимумів з зони hk0 буде одержано
(табл. 2.2) такий ряд чисел:
Таблиця 2.2
Індекси Мілера для зони hk0 гексагональної сингонії
Qi
hk0
100
110
200
210
300
Правильно проведене індексування дифрактограми дозволяє обчислити період ґратки
досліджуваної речовини за рівнянням (для гексагональної сингонії):
, (2.2)
де d100 – це відстань між площинами, обрахована за першим максимумом у спектрі
дифракції рентгенівських променів.
Фазу можна вважати встановленою при наявності на дифрактограмі трьох її самих
інтенсивних піків і приблизної відповідності співвідношень інтенсивностей
довідковим даним [83].
На дифрактограмі синтезованої мезопористої матриці МСМ-41 (рис. 2.1) в
малокутовій області 2q=2-6° спостерігаються чотири піки, що мають рефлекси
(100), (110), (200), (220), що відповідають гексагональній впорядкованій
структурі [85].
Рис. 2.1 Дифрактограма мезопористого кремнезему MCM-41.
Рефлекси матеріалів типу МСМ-41 в малокутовій області фіксують завдяки
впорядкованому гексагональному розташуванню паралельних кремнеземних трубок,
хоча в цілому ці матеріали не є кристалічними, про що свідчить відсутність
рефлексів в області великих кутів [86].
На дифрактограмах речовин із гранецентрованою кубічною структурою проявляються
рефлекси, для яких всі три індекси або парні, або непарні. Отже, перша лінія
рентгенограми має індекси 111, а сума квадратів індексів Мілера рівна Qi
збільшеному втричі (табл. 2.3).
Таблиця 2.3
Індекси Мілера для гранецентрованої кубічної структури
Qi
1,33
2,67
3,67
hk0
111
200
220
311
222
Період ґратки досліджуваної речовини (для гранецентрованої кубічної структури)
обчислюється за формулою:
(2.3)
Дифрактограми зразків, що було досліджено реєстрували на автоматичному
рентгенівському дифрактометрі ДРОН-4-07 (НВП Буревестник, Росія) у
випромінюванні CuKa лінії анода з Ni фільтром у пучку відбиття.
Адсорбційний метод
Об'ємні та вагові адсорбційно-статичні методи набули дуже велике розповсюдже
- Київ+380960830922