Анотація до роботи:

Хаврюченко О.В. Фулеренвмісні композити високодисперсних матеріалів на основі сполук силіцію з люмінесцентними властивостями. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.

Синтезовано композити фулерену C₆₀ та колоїдних водних розчинів фулерену з високодисперсними матеріалами на основі сполук силіцію: полігідридсилоксаном, монооксидом силіцію, аеросилом та аеросилом, модифікованим вуглеводневими радикалами. Вперше отримано аеросили, модифіковані ненасиченими вуглеводневими радикалами, шляхом високотемпературної обробки у вакуумі (карбонізації) зразків, модифікованих аліфатичними групами. Наявність та форму існування фулерену на поверхні носіїв встановлено за допомогою мас-спектрометрії, спектрів дифузного відбиття та ІЧ спектроскопії. Механізм сорбції фулерену на кластерах монооксиду силіцію, дегідроксильованих ділянках поверхні аеросилу та карбонізованих зразках модифікованого аеросилу було встановлено шляхом комплексного спектрального та квантовохімічного дослідження. Методом диференційної термогравіметрії оцінено концентрації вуглецевої складової композитів. Встановлено залежність сорбційної здатності радикалів прищепленого шару від довжини вуглеводневого ланцюга та наявності ненасичених зв’язків карбон-карбон. Досліджено спектри фотолюмінесценції синтезованих композитів.

1. Синтезовано 10 композитів фулерену з немодифікованим аеросилом, монооксидом силіцію, полігідридсилоксаном та аеросилом, модифікованим різними вуглеводневими радикалами. Склад і будову композитів встановлено за допомогою ДТГ, коливної спектроскопії, мас-спектрометрії та квантовохімічних розрахунків.

2. Спектроскопічне та квантовохімічне дослідження комерційного порошку та синтезованої плівки SiO свідчить, що проточастинки монооксиду силіцію містять кластери кремнію, які оточені проміжною фазою SiO_x. Показано, що сорбція на поверхні SiO, а також ПГС, на відміну від модифікованих аеросилів, є зворотною і не веде до утворення стійких композитів.

3. Сорбція фулерену на поверхні кремнеземів, модифікованих алкільними групами, збільшується зі збільшенням довжини радикалу, а одержані композити містять значні домішки оксиду фулерену та, іноді, димеру частково деструктованого фулерену.

4. Вперше шляхом карбонізації у вакуумі синтезовано кремнеземи, модифіковані частково дегідрогенізованими вуглеводневими радикалами. Показано, що вони містять кон’юговані подвійні зв’язки, які здатні до ковалентного зв’язування з фулереном. За рахунок цього стійкість таких композитів є вищою, ніж композитів на основі аеросилів, модифікованих насиченими радикалами. Композити фулерену з аеросилами, модифікованими частково дегідрогенізованими вуглеводневими радикалами, не містять домішок оксидів та інших продуктів взаємодії фулерену.

5. Показано, що зростання інтенсивності смуги валентного коливання кон’югованого зв’язку С=С в ІЧ спектрах фулеренових композитів на основі карбонізованих зразків є проявом кінематичного ефекту і може бути використане для ідентифікації форми існування фулерену в композиті.

6. Показано, що система C₆₀–(H₂O)₆₀ є найбільш енергетично стійким клатратним утворенням фулерену та води. Водні клатрати фулерену, на відміну від толуольних розчинів, майже кількісно сорбуються аеросилом з утворенням композиту.

7. Спектри ФЛ композитів на основі аеросилів, модифікованих алкільними групами, характеризуються уширеними смугами з максимумом випромінення близько 7200 . Спектри ФЛ композитів на основі карбонізованих зразків характеризуються значним короткохвильовим зсувом та зростанням інтенсивності випромінення. ФЛ властивості композиту аеросилу з гідратованим фулереном близькі до властивостей ізольованого фулерену. Таким чином, використання різних носіїв дає змогу варіювати ФЛ властивості фулерену, що може знайти застосування при виробництві сенсорів.

Публікації за темою дисертації

1. О.А. Голуб, А.В. Хаврюченко, Ю.І. Прилуцький, С.С. Дуров, В.Д. Хаврюченко. Взаємодія гідроксильованої поверхні кремнезему та молекул води с фулереном C₆₀: модельні дослідження // Доповіді Національної академії наук України. – 2003. – №11. – С. 153–156. (Огляд літератури, проведення квантовохімічних досліджень та обробка даних, їх аналіз та написання статті).

2. P. Scharff, K. Risch, L. Carta-Abelmann, I.M. Dmytruk, M.M. Bilyi, O.A. Golub, A.V. Khavryuchenko, et. al. Structure of C60 fullerene in water: spectroscopic data // Carbon. – 2004. – Vol. 42, No 5-6. – Р. 1203–1206. (Проведення квантовохімічних досліджень та написання відповідного розділу статті).

3. M. Tyburczy, M. Zaborski, A.V. Khavryutchenko, V. Khavryutchenko, W. Bary. Quantum chemical approach to estimation of interaction between silica and different organic compounds // Annals of the Polish Chemical Society. – 2004. – Vol. 3. – P. 1090–1094. (Проведення квантовохімічних досліджень, аналіз експериментальних даних та написання відповідного розділу статті).

4. О.В. Хаврюченко, А.І. Брусиловець, О.А. Голуб. Експериментальне та квантовохімічне дослідження будови субоксидів силіцію // Доповіді Національної академії наук України. – 2005. – №12. – С. 155–159. (Огляд літератури, проведення квантовохімічних досліджень, одержання та обробка експериментальних даних, їх аналіз та написання статті).

5. Oleksiy Khavryuchenko, Oleksander Golub. Photoluminescent properties of silica–fullerene composites // International conference "Nanomaterials in Chemistry, Biology and Medicine". – Kyiv (Ukraine). – September 15-16, 2005. – P. 80. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез, усна доповідь).

6. Голуб О.А., Хаврюченко О.В. Фулеренові композити на основі силіцій діоксиду // Тези доповідей ХVI Української конференції з неорганічної хiмiї за участю закордонних учених. – Ужгород. – 20–24 вересня, 2004. – С. 211. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез).

7. Хаврюченко О.В. Експериментальне та квантовохімічне дослідження струкутри моноксиду кремнію SiO // Тези доповідей ІІІ Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2002. – С. 65–66. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез, усна доповідь).

8. Радченко Є.О., Хаврюченко О.В. Фуллеренові композити на поверхні пірогенного кремнезему як зразки з антиоксидантними властивостями // Тези доповідей IV Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2003. – С. 68. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез).

9. Хаврюченко О.В. Експериментальне та спектроскопічне дослідження фулерену С₆₀ і фулеренових композитів на основі силіцій діоксиду // Тези доповідей V Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2004. – С. 55. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез).

10. Хаврюченко О.В. Експериментальне та спектроскопічне дослідження композитів фулерену С₆₀ на основі модифікованого силіцій діоксиду // Тези доповідей VI Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2005. – С. 56. (Одержання та обробка експериментальних даних, проведення квантовохімічних досліджень, написання тез).