Подготовка тетраэтоксисилана для получения сферических частиц кремнезема. Часть 1. Ультрафильтрация

Автор: Камашев Дмитрий Валерьевич

Статья в выпуске: 11 (335), 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе рассмотрена проблема нестабильности гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) в среде этанола в присутствии аммиака в качестве катализатора с целью получения монодисперсных сферических частиц кремнезема заданного размера. Известно, что наличие различных примесей влияет на скорость образования частиц и, как следствие, на их размеры, монодисперсность и форму. Для решения данной проблемы нами впервые исследованы возможности применения ультрафильтрации для используемых в процессе гидролиза исходных тетраэтоксисилана и этанола через гидрофобные фильтры с размерами пор 50 нм. В обоих случаях после фильтрации отмечено значительное снижение интенсивности светорассеяния. Элементный анализ отфильтрованных примесей показал значительное содержание твердых фаз состава SiO2 в тетраэтоксисилане, а также целого ряда примесей в этаноле. Проведенные эксперименты по синтезу частиц кремнезема из предварительно отфильтрованных компонентов показали, что формирующиеся при этом частицы кремнезема обладают большей степенью монодисперсности, а их размеры - значительно более высокой воспроизводимостью, независимо от используемого тетраэтоксисилана. Таким образом, согласно полученным данным, ультрафильтрация является одним из эффективных способов решения проблемы нестабильности в синтезе монодисперсных сферических частиц кремнезема.

Еще

Монодисперсные сферические частицы кремнезема, надмолекулярные структуры, ультрафильтрация

Короткий адрес: https://sciup.org/149141380

IDR: 149141380 | DOI: 10.19110/geov.2022.11.4

Список литературы Подготовка тетраэтоксисилана для получения сферических частиц кремнезема. Часть 1. Ультрафильтрация

Ивичева С. Н., Каргин Ю. Ф., Ляпина О. А., Юрков Г. Ю., Куцев С. В., Шворнева Л. И. Наночастицы TiO2 в опаловой матрице // Неорганические материалы. 2009. Т. 45. № 11. С. 1337—1348.
Камашев Д. В. Влияние условий синтеза на морфологию и свойства надмолекулярных структур кремнезема. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 127 c.
Камашев Д. В. Кинетические особенности образования надмолекулярных структур на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 6. С. 18—23.
Камашев Д. В., Асхабов А. М. Кинетика роста и строение монодисперсных сферических частиц кремнезема по данным динамического светорассеяния // Зап. РМО. Ч. CXLVI. 2017. № 2. С. 46—57.
Кувшинова Т. Б., Буслаева Е. Ю., Егорышева А. В., Володин В. Д., Скориков В. М., Кожбахтеев Е. М. Синтез нанокомпозитов на основе опаловой матрицы и халькогенидов висмута // Неорганические материалы. 2008. Т. 44. № 12. С. 1441—1445.
Маслов В. А., Кравцов С. Б., Новиков И. А., Усачев В. А., Федоров П. П., Цветков В. Б., Яроцкая Е. Г. Особенности формирования регулярной опаловой структуры из сферических частиц кремнезема в различных коллоидных растворах // Конденсированные среды и межфазные границы. 2022. Т. 24. № 1. С. 69—75.
Рябенко Е. А., Кузнецов А. И., Шалумов Б. З. и др. О распределении примесей между фазами при глубокой очистке тетраэтоксисилана раствором аммиака // ЖПХ. 1977. № 7. С. 1625—1627.
Самойлович М. И., Клещева С. М., Белянин А. Ф., Житковский В. Д., Цветков М. Ю. Трехмерные нанокомпозиты на основе упорядоченных упаковок наносфер кремнезема. Ч. III // Микросистемная техника. 2004. № 8. С. 9.
Сердобинцева В. В., Калинин Д. В. Кинетика надмолекулярной кристаллизации при образовании структур благородного опала // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. № 2. С. 188—193.
Химическая энциклопедия: в 5 т. Т. 4. Пол — Три / Под ред. Н. С. Зефирова. М., 1995. 639 с.
Amri R., Sahel S., Manaa C., Bouaziz L., Gamra D., Lejeune M., Clin M., Zellama K., Bouchriha H. Experimental evidence of the photonic band gap in hybrid one-dimensional photonic crystal based on a mixture of (HMDSO, O2) // Superlattices and Microstructures. 2016. V. 96. P. 273—281.
Bellessa J., Rabaste S., Plenet J. C., Dumas J., Mugnier J., Marty O. Eu3+-doped microcavities fabricated by sol–gel process // Applied Physics Letters. 2001. V. 79. P. 2142—2144.
Joannopoulos J. D., Winn J. N., Meade R. D. Photonic crystals: molding the flow of light. Second edition. Princeton University Press, Princeton. 2008.
Kamashev D. V. The finfluence of synthesis conditions on the packing of the spherical particles of silica in a supramolecular structure // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. V. 9, 5. 2007. P. 1435—1436.
Kim H., Kim S., Jeong W. C., Yang S. Low-Threshold lasing in 3D dye-doped photonic crystals derived from colloidal self-assemblies // Chemisty of Materials. 2009. V. 21. P. 4993—4999.
Marlow F., Muldarisnur M., Sharifi P., Brinkmann R., Mendive C. Angew Opals: status and prospects // Angewandte Chemie International Edition. V. 48, Issue 34. P. 6212—6233.
Nair R. V., Tiwari A. K., Mujumdar S., Jagatap B. N. Photonic-band-edge-induced lasing in self-assembled dye-activated photonic crystals // Physical Review. A 85. 2012. 023844.
Norris D. J., Arlinghaus E. G., Meng L. L., Heiny R., Scriven L. E. Opaline photonic crystals: how does self-assembly work? // Advanced Materials. 2004. V. 16. P. 1393—1399.
Painter O., Lee R. K., Scherer A., Yariv A., Brien J. D. O., Dapkus P. D., Kim I. Two-dimensional photonic band-gap defect mode laser // Science. 1999. V. 284. P.1819.
Pan G., Kesavamoorthy R., Asher S. A. Optically nonlinear Bragg diffracting nanosecond optical switches // Physical Review Letters. 1997. V. 78. P. 3860—3863.
Stober W., Fink A., Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range // J. Colloid and Interface Sci., 1968. V. 26. P. 62—69.
Velev O. D., Jede T. A., Lobo R. F., Lenhoff A. M. Porous silica via colloidal crystallization. // Nature. 1997. V. 389. N. 6650. P. 447—448.
Venditti I., Fratoddi I., Palazzesi C., Prosposito P., Casalboni M., Cametti C., Battocchio C., Polzonetti G., Russo M. V. Self-assembled nanoparticles of functional copolymers for photonic applications // Journal of Colloids and Interface Science. 2010. V. 348. P. 424—430.
Vynck K., Cassagne D., Centeno E. Superlattice for photonic band gap opening in monolayers of dielectric spheres // Optics Express. 2006. V. 14. P. 6668—6674.
Wendt J. R., Vawter G. A., Gourley P. L., Brennan T. M., Hammons B. E. Nanofabrication of photonic lattice structures in GaAs/AlGaAs // Journal of Vacuum Science & Technology. 1993. P. 2637—2640.

Еще

Статья научная