Анотація до роботи:

Гончарук О.В. Електрофізичні та структурні властивості моно- та біфазних оксидів кремнію, титану та алюмінію. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні Національної академії наук України, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено встановленню та систематичному дослідженню взаємозв’язку між складом, будовою поверхні і морфологією бінарних пірогенних оксидів та електрофізичними і реологічними властивостями їхніх водних дисперсій. Досліджено вплив рН, солей з різним катіонним і аніонним складом та концентраційного фактору на агрегативну стабільність дисперсій індивідуальних і бінарних високодисперсних оксидів.

Методами мікрокалориметрії, термостимульваної деполяризаційної і ¹Н ЯМР спектроскопії досліджено взаємодію поверхні високодисперсних оксидів з водою і вплив поверхні на структуру і властивості гідратних оболонок.

З метою розширення перспективних областей застосування і визначення впливу різних факторів при застосуванні індивідуальних і бінарних високодисперсних оксидів було досліджено вплив адсорбції полівінілпіролідону, осеїну, метиленового блакитного та важких металів на індивідуальних і бінарних оксидах на електрофізичні і структурно-механічні властивості їхніх водних дисперсій, а також фотокаталітичні властивості високодисперсних титанокремнеземів.

1. Проведено системний аналіз впливу вторинної структури пірогенних оксидів на їхні властивості в газовому (адсорбція азоту) і водному середовищах (реологічні характеристики). Вторинну структуру описано через модель пустот між сферичними частинками і розраховано розподіл пор за розміром. Встановлено, що зі збільшенням питомої поверхні спостерігається загальна тенденція до зростання загального об’єму пор і зменшення їх радіусу при зростанні агрегованості, а сорбційний об’єм високодисперсних оксидів складає менше 1 см³/г при загальному об’ємі пустот 15-25 см³/г.

2. Методами мікрокалориметрії, термостимульованої деполяризаційної та ¹Н ЯМР спектроскопії встановлено, що природа і концентрація активних центрів поверхні високодисперсних оксидів визначають інтенсивність їхньої взаємодії з водою та структуру приповерхневих гідратних шарів. Теплота змочування високодисперсного кремнезему визначається гідратацією неіонних полярних центрів і лінійно залежить від концентрації ОН-груп на поверхні. Наявність місткових активних центрів Al-О(Н)-Si та Ti-О(Н)-Si підвищує гідрофільність високодисперсних оксидів: для титанокремнеземів спостерігається синергетичний ефект – теплоти змочування титанокремнеземів (максимальна для ТК65 0,4 Дж/м²) більші за відповідні величини для індивідуальних TiO₂ (0,22 Дж/м²) і SiO₂ (0,18 Дж/м²). Гідрофільні властивості алюмокремнеземів корелюють з поверхневою концентрацією Al₂O₃ – максимальна величина теплоти змочування (0,34 Дж/м²) спостерігається при поверхневому вмісті алюмінію 34 % ат.

3. Виявлено кореляцію між густиною поверхневого заряду бінарних оксидів, їх адсорбційною здатністю до іонів металів та поверхневим вмістом другого оксиду (Al₂O₃, TiO₂). Адсорбція Pb(II) зростає зі збільшенням поверхневої концентрації Al в алюмокремнеземах, яка нелінійно залежить від загального вмісту Al₂O₃, а адсорбція Ni(II) збільшується з ростом поверхневої концентрації TiO₂ в титанокремнеземах.

4. Вперше виявлено фотокаталітичну активність пірогенних титанокремнеземів. Встановлено, що фотокаталітичні властивості титанокремнеземів визначаються анатазом і вони тим вищі, чим більший вміст TiO₂ в поверхневому шарі бінарного оксиду, менший розмір його кристалітів та більша їх кількість. При порівнянні фотокаталітичних властивостей пірогенних і нашарованих титанокремнеземів встановлено, що таким характеристикам найкраще відповідають нашаровані титанокремнеземи з вмістом TiO₂ 5 % мас.

5. Встановлено, що структурно-механічні властивості дисперсій високодисперсного кремнезему і бінарних оксидів подібні і для бінарного оксиду не залежать від природи другого оксиду. Тиксотропні властивості високодисперсного кремнезему і бінарних оксидів посилюються з ростом питомої поверхні, а величина в’язкості дисперсій визначається переважно вторинною структурою. Для високодисперсного кремнезему з питомою поверхнею 492 м²/г в’язкість 7,4 % (мас.) дисперсії в 1,5 рази вище, ніж для кремнезему з питомою поверхнею 52 м²/г за рахунок більшої кількості води, яка зв’язана з поверхнею і утримувана всередині агрегатів.

6. Встановлено, що вплив полівінілпіролідону і осеїну на структурно-механічні властивості і міжчастинкову взаємодію в дисперсіях високодисперсних оксидів визначається їх природою. Осеїн, функціональні групи якого здатні утворювати водневі зв’язки не тільки з Si-OH групами, але й між собою, посилює міжчастинкову взаємодію в дисперсіях, а полівінілпіролідон, який взаємодіє тільки з Si-OH групами, послаблює її. Величина модуля швидкої еластичної деформації дисперсій високодисперсного кремнезему зростає зі збільшенням концентрації осеїну і зменшується зі збільшенням концентрації полівінілпіролідону.

7. Дослідженнями електрофізичних властивостей дисперсій високодисперсних оксидів встановлено, що на їхню питому електропровідність впливає природа поверхні (як постачальника вільних і зв’язаних зарядів в системі); цей вплив посилюється з ростом питомої поверхні і концентрації дисперсій. В дисперсіях кремнезему питома провідність з ростом частоти від 0,1 кГц до 1 МГц зростає у 2,5-5 разів, а в дисперсіях бінарних оксидів – більш ніж у 10 разів.

Публікації автора:

1. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Leboda R., Chibowski E., Pakhlov E.M., GoncharukE.V., Marciniak M., Voronin E.F., Chuiko A.A. Characterization of Fumed Alumina/Silica/Titania in the Gas Phase and Aqueous Suspension // J. Colloid and. Interface Sci. – 1999. – V. 220, № 2. – P. 302-323.

Здобувачем здійснено дослідження електрофізичних властивостей водних дисперсій потрійних алюмотитанокремнеземів методом діелектричної релаксаційної спектроскопії.

2. Gun'ko V.M., Vlasova N.N., Golovkova L.P., Stukalina N.G., Gerashchenko I.I., Zarko V.I., Tischenko V.A., GoncharukE.V. and Chuiko A.A., Interaction of Proteins and Substituted Aromatic Drugs with Highly Disperse Oxides in Aqueous Suspensions // Colloid. Surf. A. – 2000. – V. 167, № 3. – P. 229-243.

Здобувачем досліджено електрофізичні властивості водних дисперсій ВДО методом діелектричної релаксаційної спектроскопії.

3. Паховчишин С.В., Гриценко В.Ф., Гончарик В.П., Касперський В.О., Кожара Л.І., Гончарук О.В., Чуйко Н.О. Структурно-механічні властивості гелю високодисперсного кремнезему в геосені // Фарм. журн. – 2000. – № 4. – С. 56-59.

Здобувачем проведено дослідження структурно-механичних властивостей дисперсії ВДК в геосені в статичних і динамічних умовах.

4. Гончарук Е.В., Паховчишин С.В., Зарко В.И., Гунько В.М.. Свойства водных суспензий высокодисперсного кремнезема в присутствии поливинилпирролидона // Коллоидн. журн. – 2001. – Т. 63, № 3. - С. 313-319.

Здобувачем здійснено модифікування ВДК полівінілпіролідоном і досліджено реологічні властивості водних дисперсій ВДК з ПВП.

5. Гунько В.М., Зарко В.И., Туров В.В., Гончарук Е.В., Воронин Е.Ф., Казакова О.А. Водородные связи на границе раздела кремнезем–поливинилпирролидон – вода // Теорет. и эксперим. химия – 2001. – Т. 37, № 2. – С. 75-79.

Здобувачем здійснено модифікування кремнезему ПВП і досліджено методом ТСД структуру води на межі розподілу фаз ВДК–ПВП–вода.

6. Gun'ko V.M., Mironyuk I.F., Zarko V.I., Turov V.V., Voronin E.F., Pakhlov E.M., Goncharuk E.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Chibowski S., Levchuk Yu.N., and Klyueva A.V. Fumed Silicas Possessing Different Morphology and Hydrophilicity // J. Colloid and Interface Sci. – 2001. – V. 242, № 1. – P. 90-103.

Здобувачем здійснено дослідження властивостей водних дисперсій ВДК з різними структурними характеристиками методом ЛКС.

7. Гончарук О.В., Паховчишин С.В., Гунько В.М., Зарко В.І., Миронюк І.Ф. Роль структурно-механічного бар’єру в водних дисперсіях гідрофільного/гідрофобного ВДК //Укр. хім. журн.– 2001.– Т. 67, № 1.– C.36-39.

Здобувачем досліджено структурно-механічні і електрофізичні властивості систем гідрофільний кремнезем - гідрофобний кремнезем - вода.

8. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Voronin E.F., Turov V.V., Mironyuk I.F., Gerashchenko I.I, GoncharukE.V., Pakhlov E.M., Guzenko N.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Chibowski S., Levchuk Yu.N., Klyueva A.V. Impact of Some Organics on Structural and Adsorptive Characteristics of Fumed Silica in Different Media // Langmuir – 2002. – V. 18, № 3. – P. 581-596.

Здобувачем досліджено властивості водних дисперсій ВДК в присутності ПВП, альбуміну та етонію методом ЛКС.

9. Gun'ko V.M., Voronin E.F., Zarko V.I., GoncharukE.V., Turov V.V., Pakhovchishin S.V., Pakhlov E.M., Guzenko N.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Chibowski S., Chibowski E., Chuiko A.A. Interaction of poly(vinyl pyrrolidone) with fumed silica in dry and wet powders and aqueous suspensions // Colloid. Surf. A. – 2004. – V. 233, № 1. – P. 63-78.

Здобувачем досліджено реологічні властивості водних дисперсій ВДК в присутності ПВП і структуру води в них методом ТСД.

10. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Mironyuk I.F., Goncharuk E.V., Guzenko N.V., Borysenko M.V., Gorbik P.P., Mishchuk O.A., Janusz W., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Grzegorczyk W., Matysek M., Chibowski S. Surface electric and titration behaviour of fumed oxides // Collids Surf. A. – 2004. – V. 240, № 1. – P. 9-25.

Здобувачем здійснено дослідження властивостей водних дисперсій кремнезему і бінарних алюмо- і титанокремнеземів методом ЛКС.

11. Gun’ko V.M., Mironyuk I.F., Zarko V.I., Voronin E.F., Turov V.V., Pakhlov E.M., Goncharuk E.V., Nechiporuk Yu., Kulik T.V., Palyanytsya B.B., Pakhovchishin S.V., Vlasova N.N., Gorbik P.P., Mishchuk O.A., Chuiko A.A., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Leboda R., Morphology and surface properties of fumed silicas // J. Colloid and Interface Sci.– 2005. – V. 289, № 2. – P. 427-445.

Здобувачем проведено дослідження стану міжфазної води в дисперсіях ВДК з різною S_пит і різною концентрацією твердої фази методом ТСД.

12. Gun’ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M., Zarko V.I., Leboda R., GoncharukE.V., Novza A.A., Turov A.V., Chuiko A.A. Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic interfaces // J. Colloid and Interface Sci. – 2005. – V. 118, № 1. - P. 125-172.

Здобувачем здійснено дослідження стану міжфазної води в дисперсіях ВДК з різною концентрацією твердої фази за допомогою методу ТСД.

13. Гончарук Е.В., Мищенко В.Н., Зарко В.И., Гунько В.М. Влияние состава и строения титанокремнеземов на их фотокаталитическую активность в реакции деструкции метиленового голубого // Теорет. и эксперим. химия – 2006. – Т. 2, № 1. – С. 23-28.

Здобувачем проведено експериментальне дослідження адсорбції МБ на титанокремнеземах, фотокаталітичної деструкції МБ в присутності пірогенних і CVD-ТК і розрахунки констант швидкості реакцій.

14. Паховчишин С.В., Гунько В.М., Гриценко Е.В. (Гончарук Е.В.) Влияние поливинилпирролидона на реологические свойства водных дисперсий пирогенного кремнезема // Периодический сборник научных трудов «Вибротехнология». Одесса. – 1998. – Т. 2 – С. 80-85.

Здобувачем здійснено модифікування пірогенного кремнезему ПВП і досліджено реологічні властивості водних дисперсій кремнезему з ПВП.

15. Gun'ko V.M., Mironyuk I.F., Zarko V.I., Voronin E.F., Pakhlov E.M., Goncharuk E.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Chibowski S., Chuiko A.A. Structural and Adsorptive Features of Fumed Silicas Synthesized under Varied Conditions // Chemistry, Physics and technology of surfaces. Editor-in-Chef Chuiko A.A. – 2001. – № 4-6. – P. 20-34.

Здобувачем досліджено розподіл частинок за розміром в водних дисперсіях ВДК з різними структурними характеристиками методом ЛКС.

16. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Vlasova N.N., Voronin E.F., Gerashchenko I.I., Golovkova L.P., Goncharuk E.V., Leboda R., Chibowski S., Chibowski E., Chuiko A.A. Interaction of Bioactive Compounds with Highly Disperse Oxides in Aqueous Suspension // Chemistry, Physics and technology of surfaces. Editor-in-Chef Chuiko A.A. – 2001. – № 4-6. – P. 310-331.

Здобувачем досліджено реологічні властивості, розподіл частинок за розміром і властивості приповерхневих шарів води в водних дисперсіях ВДК в присутності ПВП.

17. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Leboda R., Chibowski E., Pakhlov E.M., Goncharuk E.V., Voronin E.F. Fumed Alumina/Silica/Titania // IV Polish-Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications – 1999. – Lublin, Poland. – Р.O-1.

Здобувачем досліджено властивості водних дисперсій бінарних (AK, TK) та потрійного Al₂O₃/TiO₂/SiO₂ пірогенних оксидів методом ЛКС.

18. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Voronin E.F., Turov V.V., Gerashchenko I.I., Goncharuk E.V., Pakhlov E.M., Guzenko N.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Janusz W., Chibowski S. Impact of Some Organics on Structural and Adsorptive Characteristics of Fumed Silica in Different Media // VI Polish-Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications – Odessa, Ukraine – 2001.– P. 90-92.

Здобувачем досліджено властивості водних дисперсій ВДК в присутності ПВП, альбуміну та етонію методом ЛКС.

19. Gun'ko V.M., Mironyuk I.F., Zarko V.I., Goncharuk E.V., Borysenko M.V., Leboda R., Skubiszewska-Ziba J., Charmas B., Janusz W., Chibowski S. Structural and Adsorptive Characteristics of Fumed Titania/Silica and Alumina/Silica/Titania at High Concentration of Titania // VI Polish-Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications – Odessa, Ukraine– 2001.– P. 87-89.

Здобувачем досліджено властивості водних дисперсій бінарних алюмо- та титанокремнеземів методом ЛКС.

20. Gun'ko V.M., Turov V.V., Leboda R., Zarko V.I., Mironyuk I.F., GoncharukE.V. Experimental and Theoretical Investigations of Interfacial Water at Surface of Unmodified and Modified Silica // An International Conference on Silica Science and Technology “Silica 2001” – Mulhouse, France – 2001. – P.160.

Здобувачем проведено дослідження структури і властивостей міжфазної води в дисперсіях ВДК та алюмо- та титанокремнеземемів методом ТСД.

21. Gun’ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Leboda R., Goncharuk E.V., Voronin E.F., Mironyuk I.F., Chuiko A.A. Unmodified and Modified Fumed Oxides // International conference “Functionalized Materials: Synthesis, Properties and Application”– Kiev, Ukraine– 2002.– P.21-22.

Здобувачем досліджено розподіл частинок за розміром в дисперсіях ВДК в розчині етанолу методом ЛКС.

22. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Goncharuk E.V., Leboda R. Interfacial Water on Unmodified and Modified Metal Oxides // Physics of Liquid Matter: Modern Problems, September – Kiev, Ukraine – 2001. – P.149.

Здобувачем досліджено властивості води на межі розподілу фаз ВДК-ПВП-вода методом ТСД.

23. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Leboda R., Turov V.V., Skubiszewska-Ziba J., Marciniak M., Goncharuk E.V., Kazakova O.A., Janusz W., Chibowski S., Charmas B. Structural Heterogeneity of Fumed Oxides and Pyrocarbon-Fumed Oxides and its Impact on the Aqueous Suspension Characteristics // Fourth International Symposium “Effects of Surface Heterogeneity in Adsorption and Catalysis on Solids” – Krakow, Poland – 2001. – P. 35-36.

Здобувачем здійснено дослідження властивостей водних дисперсій індивідуальних, бінарних та потрійних ВДО методом ЛКС.

24. Gun'ko V.M., Zarko V.I., Turov V.V., Voronin E.F., Goncharuk E.V., Mironyuk I.F., Chuiko A.A., Janusz W., Leboda R., Chibowski S. Connection between structural and adsorptive characteristics of fumed oxides and their efficiency in environmental and human protection applications // NATO advanced Research Workshop “Role of interfaces in environmental protection” – Miskols, Hungary – 2002. – P. 11-12.

Здобувачем досліджено властивості водних дисперсій ВДК і складних Al₂O₃/SiO₂, TiO₂/SiO₂ та Al₂O₃/TiO₂/SiO₂ пірогенних оксидів (індивідуальних та в присутності полімерів та білків) методом ЛКС.

25. Andriyko L., Goncharuk E., Gun’ko V., Zarko V. States of water at the interfaces nanoxides-water // Abstracts of the International Conference „Nanomaterials in Chemistry, Biology and Medicine” – Kyiv, Ukraine – 2005. – P. 129.

Здобувачем проведено дослідження стану міжфазної води в дисперсіях ВДК та алюмо- і титанокремнеземів різної концентрації методом ТСД.

26. Andriyko L., GoncharukE., Gun’ko V., Zarko V., Matysek M., Skwarek E., Janusz W. Influence of nature of the surface active sites of highly dispersed oxides on the heavy metals ion adsorption // Abstracts of the International Conference NATO Advanced Research Workshop: Pure and Applied Surface Chemistry and Nanomaterials for Human Life and Enviromental Protection – Kyiv, Ukraine – 2005. – Р. 60.

Здобувачем досліджено густину поверхневого заряду ВДО, а також проведений аналіз результатів адсорбції іонів важких металів на поверхні ВДО.