Анотація до роботи:

Зуб Ю.Л. Хімія поверхні нових гібридних органічно-неорганічних матеріалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні НАН України, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено синтезу (з використанням золь-гель і темплатного методів) нових гібридних органічно-неорганічних матеріалів з моно-, бі- або трифункціональним поверхневим шаром та вивченню впливу природи вихідних компонент та умов синтезу на склад, будову та властивості поверхні таких матеріалів.

По запропонованим методикам синтезовано ксерогелі і мезопоруваті кремнеземи, функціоналізовані амінними, тіольними, (тіо)сечовинними та карбоксильними групами, і вивчено їх структурно-адсорбційні характеристики. Показано, що варіюючи природу і співвідношення реагуючих компонент (силанів) та умови синтезу (природу розчинника, режим гелювання тощо), можна цілеспрямовано впливати на функціональність поверхневого шару, на вміст і співвідношення комплексоутворюючих груп в цьому шарі, на ступінь гідрофільності поверхні в таких гібридних матеріалах, а також на їх структурно-адсорбційні характеристики. З допомогою комплексу фізичних методів встановлено особливість будови поверхневого шару у гібридних матеріалів з комплексоутворюючими групами (R’), а саме: існування тільки двох структурних одиниць типу O₃SiR’ (T³) та O₂Si(OH)R’ (T²), для яких характерне парне розташування. Показана можливість використання таких гібридних матеріалів як селективних сорбентів мікрокількостей золота(III) і високоємних сорбентів ртуті(II).

Запропоновано одностадійний золь-гель метод функціоналізації поверхні ксерогелів комплексними сполуками кобальту(II) та заліза(III) з такими лігандами, як основи Шиффа, порфирини та фталоціаніни. Показана можливість використання одержаних гібридних матриць для зворотнього зв’язування молекулярного кисню.

З використанням силіконатних комплексів металів описано синтез поліметалметил-силоксанових ксерогелів (метал – Al(III), Cr(III), Fe(III), Ti(IV) і Zr(IV)). Запропонований метод дозволяє одержувати гідролітично стійкі, з високим вмістом металу (до 15%) селективні адсорбенти.

Продемонстровано використання встановлених залежностей для прогнозування адсорбційних властивостей сорбентів, які одержуються з допомогою золь-гель або темплатного методів синтезу.

На основі золь-гель та темплатного методів запропоновано оригінальні методики синтезу полісилоксанових ксерогелів та мезопоруватих кремнеземів з моно-, бі- і трифункціональним поверхневим шаром, який містить амінні, тіольні, карбоксильні, сечовинні та тіосечовинні функціональні групи.

Досліджено вплив основних чинників на будову та структурно-адсорбційні характеристики полісилоксанових ксерогелів з кисень-, азот- та сірковмісними функціональними групами. Показано, як шляхом варіювання природи функціональних груп, співвідношення реагуючих компонентів (силанів), природи неводного розчинника, режиму відмивання та сушки можна цілеспрямовано впливати на ступінь гідрофільності поверхні, вміст поверхневих груп та структурно-адсорбційні характеристики таких гібридних органічно-неорганічних матеріалів.

Встановлено, що структурно-адсорбційні характеристики мезопоруватих кремнеземів з монофункціональним поверхневим шаром визначаються не тільки природою темплату, а також хімічної природою функціональних груп. При переході до мезопоруватих кремнеземів з бі- і трифункціональним поверхневим шаром спостерігається нівелювання впливу природи функціональних груп на вказані характеристики.

З використанням сучасних фізичних методів проведено систематичне дослідження складу та будови поверхневого шару у гібридних матеріалів двох класів - функціоналізованих полісилоксанових ксерогелів та мезопоруватих кремнеземів. Показано, що будова їх поверхні має подібний характер, а функціональний шар складається, в основному, зі структурних одиниць Т² та Т³ типу, які, як правило, розташовуються парами. На цій основі розвинуто уявлення про будову поверхні в цих двох класах гібридних матеріалів і показано, що вони суттєво відрізняються від уявлень, розвинутих раніше для модифікованих кремнеземів і т.п. матеріалів.

- . .

, “будівельних блоків”. Показано, що цей метод ( 15%), , - , - , ( ).

На основі вивчення сорбційної здатності одержаних полісилоксанових ксерогелів показано переваги використання гібридних матеріалів з біфункціональним поверхневим шаром при вилученні з розчинів іонів важких, зокрема благородних металів.

На основі узагальнення отриманих залежностей сформульовано наукові засади спрямованого синтезу нових гібридних органічно-неорганічних матеріалів – функціоналізованих полісилоксанових ксерогелів і мезопоруватих кремнеземів.