Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Лисичкин Г.В. -> "Химия привитых поверхностных соединений " -> 9

Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.

Лисичкин Г.В., Фадеев А.Ю. Сердан А.А., Нестеренко П.Н. Химия привитых поверхностных соединений — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 592 c.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка): himiyprivitihpoverhnostnihsoedineniy2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 300 >> Следующая

Наряду с химическим составом, важнейшими свойствами привитого слоя являются плотность прививки и распределение привитых групп по поверхности. Последнее свойство особенно важно для привитых слоев с низкой плотностью прививки.
Несмотря на большое разнообразие встречающихся поверхностно-модифицированных материалов, в их строении всегда можно выделить общие составляющие элементы (рис. 1.1.):
I 1 I I
Подложка Привитый слой
Рис. 1.1. Общая схема поверхностно-модифицированного материала
Наиболее точно приведенная схема соответствует мономолекулярным привитым слоям, однако практически в любом привитом слое более или менее строго можно выделить якорную группу, которая ответственна за фиксацию привитого соединения, ножку или, пользуясь зарубежной терминологией, спейсер или линкер, который представляет собой группу, отделяющую привитое соединение от поверхности, и обобщенную функцию, т. е. группу (или группы), в которой сосредоточены свойства привитого соединения (комплексообразующие, каталитические, адсорбционные и др.).
Поверхностная концентрация — параметр, характеризующий количество вещества, закрепленного на поверхности образца. Здесь необходимо сделать два замечания. Во-первых, количество привитого вещества следует относить к единице поверхности, а не к единице массы носителя:
Са( моль/м2) = ms/S.
(1.5)
121
Основные понятия и терминология
17
При таком определении можно сравнивать привитые соединения, закрепленные на разных подложках, от граней монокристаллов до высокодисперсных пористых носителей с площадью удельной поверхности в сотни квадратных метров на грамм. Во-вторых, поверхностная концентрация является информативной величиной только в том случае, когда известна площадь поверхности S, доступной для рассматриваемых молекул. На практике этим, как правило, пренебрегают и рассчитывают поверхностную концентрацию, исходя из удельной поверхности, определенной для какого-нибудь одного сорбата, чаще всего азота, Бщ (БЭТ). В действительности это может приводить к существенным ошибкам, поскольку удельная поверхность, вообще говоря, зависит от размера молекул сорбата:
Q = mi/Si ф ггц/Бщ. (1.6)
Неучет этого обстоятельства приводит к завышению поверхностной концентрации. Только у геометрически однородных (молекулярно гладких) носителей будут равны величйны поверхности, доступной для сорбатов разного размера, тогда как у многих пористых носителей величина удельной поверхности заметно уменьшается с ростом размера сорбата.
Удобным параметром, характеризующим количество вещества в привитом слое, является плотность прививки — число функциональных групп (молекул, частиц), закрепленных на поверхности. Плотность прививки выражают в группах или молекулах на единицу площади, обычно на квадратный нанометр поверхности. Для быстрого перехода от поверхностной концентрации са, выраженной в мкмоль/м2, к плотности прививки р (групп/нм2) полезно запомнить следующее соотношение:
р = са• 0,6. (1.7)
Наряду с плотностью прививки для описания привитых площадь, приходящуюся на одну молекулу в привитом плотностью прививки очевидным соотношением
а - 1/р.
Следует отметить, что плотность прививки и площадь, приходящаяся.ha одну молекулу, имеют ясный физический смысл только для мономерных привитых слоев. Тем не менее указанные величины широко используются и для описания полимерных привитых слоев, однако в этих случаях следует говорить об эффективных р и <7.
Для сравнения различных мономерных привитых слоев полезным является понятие максимальной плотности прививка (/9тах), которая определяется как максимально теоретически возможное значение плотности прививки для привитого слоя данного типа. Максимальная плотность прививки определяется либо размером прививаемой молекулы (стерический контроль), либо расстоянием между реакционными центрами на поверхности (в зависимости от того, какая величина меньше). В подавляющем большинстве случаев химического модифицирования поверхности ртах определяется размерами модификатора.
Степень заполнения поверхности (0) — безразмерный параметр, характеризующий близость привитого слоя к максимально плотной упаковке:
в — р/ртах- (1-9)
Некоторые авторы предлагают определять степень заполнения по отношению к числу реакционных центров поверхности, например, к числу гидроксилов на
слоев мс
дользовать
слое {a)i кйторай.^ЗЗжа^на с
18
Химия привитых поверхностных соединений
[Гл. 1
единице поверхности Nqh-
в* - p/Nqh-
(1.10)
Такой выбор представляется неудачным, поскольку он указывает только степень замещения поверхностных групп модификатором и не отражает собственно плотности упаковки молекул в привитом слое. Пользуясь этим определением, мы получим, что для предельно упакованных монослоев триметилхлорсилана (р = ртах -= 2,8 групп/нм2) степень заполнения по уравнению (1.10) будет в* = 0,58 для кремнезема (Non и 4,8 групп/нм2), в* = 0,35 для диоксида титана (Non и 8 групп/нм2) и в* — 0,23 для диоксида циркония (Non ~ 12 групп/нм2). Вместе с тем плотность упаковки молекул на поверхности во всех трех случаях одинакова и, пользуясь уравнением (1.9), получаем степень заполнения поверхности 0=1.
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 300 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed