Анотація до роботи:

Сулим І.Я. Синтез та властивості кремнеземів, модифікованих сполуками цирконію. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено дослідженню особливостей хімічних реакцій летких сполук цирконію ZrCl₄ та Zr(acac)₄ за участю поверхневих силанольних груп з метою одержання модифікованих кремнеземів, що містять цирконійвмісні групи та наночастинки діоксиду цирконію.

Виявлено вплив методу одержання, природи носія, модифікатора, концентрації поверхневих сполук і температури окиснювальних процесів на будову та розміри цирконійоксидних наночастинок у композиті ZrO₂/SiO₂. Варіювання зазначеними чинниками при хімічному модифікуванні кремнеземів дозволяє формувати наночастинки оксидної фази цирконію з контрольованим розміром (4-109 нм), кристалічністю і розміщувати їх на зовнішній поверхні і в проміжках між первинними частинками SiO₂ у агрегованих структурах.

Методом хімічного газофазного осадження з використанням тетрахлориду цирконію одержано кристаліти ZrO₂ тетрагональної модифікації з середнім розміром 46-109 нм на поверхні високодисперсного кремнезему та 28-35 нм – на силікагелі.

Показано, що рідиннофазний спосіб синтезу з використання Zr(acac)₄ та ВДК приводить до утворення незначної кількості тетрагональної фази ZrO₂ з розміром частинок 4-23 нм, тоді як основна маса діоксиду цирконію у нанокомпозиті ZrO₂/SiO₂ знаходиться у рентгеноаморфному стані. Цікавим є той факт, що підвищення температури обробки зразків до 1000 С супроводжується збільшенням вмісту кристалічної фази, при цьому розміри кристалітів залишаються майже однаковими.

Досліджено вплив цирконійвмісних кремнеземів на хімічні перетворення адсорбованого полідиметилсилоксану на повітрі і у вакуумі та встановлено, що діоксид цирконію підвищує термічну стійкість диметилсилільних груп.

Вперше з використанням високодисперсних цирконійвмісних кремнеземів розроблено новий варіант золь-гель синтезу легованих діоксидом цирконію ксерогелів та одержано прозоре золь-гель кварцове цирконійвмісне скло.

1. Встановлено, що тетрахлорид та ацетилацетонат цирконію реагують з Si–OH групами поверхні кремнезему з утворенням прищеплених –ZrCl₃- та –Zr(acac)₃ - груп, відповідно. Ступінь перетворення при температурі сублімації ZrCl₄ (300 С) складає 90 %, а Zr(acac)₄ (110 С) – 100 %.

2. Показано, що зв’язок SiO–Zr- гідролітично стійкий і піддається деструкції в парах води при температурі вище 300 С у випадку обох модифікаторів.

3. Запропоновано різні методики синтезу аморфної та кристалічної фази діоксиду цирконію з розміром частинок в інтервалі 4-109 нм у високодисперсній, пористій та склоподібній кремнеземних матрицях.

4. Виявлено, що пірогенний кремнезем стабілізує тетрагональну гратку діоксиду цирконію при прожарюванні до температури 1500 С.

5. Встановлено, що ПДМС надає стійких гідрофобних властивостей нанокомпозиту SiO₂/ПДМС в інтервалі температур 100-400 C при концентрації ПДМС 8-40 %, а присутність діоксиду цирконію підвищує термічну стійкість гідрофобного покриття (20, 40 % ПДМС) до температури 500 C.

6. Розроблено новий варіант золь-гель синтезу легованих діоксидом цирконію ксерогелів та отримано прозоре золь-гель кварцове цирконійвмісне скло. Виявлено, що домішка ZrO₂ підвищує температуру спікання цирконійвмісних кремнеземних ксерогелей.