Summary
여기 우리 합성 및 주문된 성공 (4.6 nm 기 공 크기)와 탄소와 SBA-15 (5.3 nm 기 공 크기)의 특성을 보고합니다. 작업 표면 및 성공 분자 체의 텍스처 속성, 그들의 습윤 D2O 자료에 국한의 녹는 동작에 설명 합니다.
Abstract
이 작품에서는, 우리는 합성 및 특성의 주문 성공 4.6 nm 기 공 크기와 정렬 된 실리 카 다공성 매트릭스, 탄소 재료 (정렬된 mesoporous 탄소 소재 [OMC] 라고도 함) 보고 5.3 nm 기 공 크기와 SBA-15. 이 작품 성공 분자 체, 그들의 습윤의 표면 특성을 설명 하 고 D2O의 녹는 동작 비슷한 기 공 크기와 다르게 정렬 된 다공성 물질에 국한. 이 위해 OMC와 구조는 고도로 정렬 된 성공으로 SBA 15 합성 실리 카 매트릭스의 임신을 통해 탄소 전 구체를 적용 하 여 고 졸-겔 방법에 의해 각각. 조사 시스템의 다공성 구조는 N2 흡착-탈 착 분석 77 공화국에 의해 특징입니다. 합성된 재료의 표면의 전기 화학적 특성을 확인 하려면 potentiometric 적정 측정 실시 하는; OMC에 대 한 취득된 결과 pH, SBA 15 기준의 더 높은 값으로 중요 한 pHpzc 변화를 보여줍니다. 이 조사 OMC 속성이 표면 산소 기반 기능 그룹에 관련 된 제안 합니다. 설명 하기 위해 재료의 표면 특성, 공부 다공성 침대를 관통 하는 액체의 접촉 각도 또한 결정 됩니다. 모 세관 상승 방법 탄소 벽을 기준으로 실리 카 벽의 증가 습윤 및 탄소 mesopores에 대 한 보다 실리 카에 대 한 발음 훨씬 더는 액체/벽 상호 작용에 기 공 거칠기의 영향을 확인 했습니다. 우리 또한 D2O 유 전체 메서드를 적용 하 여 OMC와 SBA 15에 국한의 녹는 동작을 공부 했다. 결과 D2O OMC의 숨 구멍에서의 용융 온도의 우울증 약 15 K SBA 15에 녹는 온도의 우울증에 상대적으로 높은 비교 5 nm 크기 숨 구멍은 보여준다. 이것은 공부 매트릭스의 흡착/흡착 제 상호 작용의 영향에 의해 발생 합니다.
Introduction
1992 년에, 주문된 성공 실리 카 재료 했다 처음으로 사용 하 여 얻은 유기 템플릿; 그 이후, 이러한 구조, 합성 방법, 그들의 속성을 수정의 조사의 다양 한 측면에 관련 된 많은 간행물 및 다른 응용 프로그램은 문학1,2에 등장 ,3. SBA 15 성공 실리 카 매트릭스4 에 대 한 관심은 그들의 독특한 품질: 균일 한 기 공 크기 분포와 좋은 화학 및 기계적 특성 모 공 넓은 높은 표면 영역. SBA 155, 같은 원통형 숨 구멍을가지고 성공 실리 카 재료는 자주 사용 다공성 매트릭스로 촉매에 대 한 그들은 효율적인 촉매 유기 반응6,7. 자료는 그들의 특성8,,910에 영향을 미칠 수 있는 방법의 다양 한 합성 수 있습니다. 따라서, 그것은 많은 분야에서 잠재적인 응용 프로그램에 대 한 이러한 메서드를 최적화 하기 위해 중요 한: 전기 화학 장치, 나노기술, 생물 및 의학, 약물 전달 시스템, 또는 접착에 원상. 현재의에서 연구, 두 개의 서로 다른 유형의 성공 구조, 즉 실리 카와 탄소 다공성 행렬 표시 됩니다. 그들의 속성을 비교 SBA 15 행렬 합성 솔-젤 메서드를 사용 하 고 주문된 성공 탄소 재료는 탄소 전 구체와 결과 실리 카 매트릭스의 임신에 의해 준비.
다공성 탄소 재료는 그들의 높은 표면적과 그들의 고유 하 고 잘 정의 된 물리 화학적 특성6,,1112많은 기기에서 중요 합니다. 일반적인 준비 결과 자료 무작위로 분산된 다공성 및 무질서 구조; 또한 일반 공 매개 변수 변경에 대 한 제한 가능성 고 따라서 상대적으로 광범위 한 기 공 크기 분포와 구조13얻을 수 있습니다. 이 가능성 높은 표면 영역 성공 탄소 재료에 대 한 확대 이며 nanopores의 시스템을 주문 합니다. 더 형상과 기 공 공간 안에 물리 화학 프로세스의 제어는 많은 응용 프로그램에서 중요 한 예측: 촉매, 분리 미디어 시스템, 전자 재료, 그리고 많은 과학 분야14 nanoreactors 고급 , 15.
다공성 탄소 복제본을 얻으려면 정렬 된 규 산 염 단단한 매트릭스는 탄소 선구자 직접 소개로 작동할 수 있다. 메서드를 여러 단계로 분할 될 수 있다: 정렬 된 실리 카 재료;의 선택 실리 카 매트릭스; 탄소 전조의 증 착 탄 화; 그런 다음, 실리 카 매트릭스의 제거입니다. 이 방법에 의해 탄소 재료의 다양 한 종류를 얻을 수 있습니다 하지만 모든 nonporous 물자 명령된 구조. 과정의 중요 한 요소는 누구의 nanopores163 차원 구조 형성 해야 합니다 적당 한 매트릭스의 선택 이다.
이 작품에서는, 합성된 성공 매트릭스의 표면 특성에 기 공 벽의 종류의 영향을 조사. OMC 재료의 표면 특성은 실리 카의 아날로그 (SBA-15) OMC의 표면 특성에 의해 반영 됩니다. 재료 (OMC 및 SBA 15)의 두 종류의 텍스처와 구조 속성 (77 K)에서 낮은 온도 N2 흡착/탈 착 측정, 전송 전자 현미경 (TEM), 에너지 분산 x-선 분석 (에 의해 특징 EDX)입니다.
낮은-온도 가스 흡착/탈 착 측정 다공성 재료의 특성 중 가장 중요 한 기술 중 하나입니다. 질소 가스는 고체 adsorbents 강한 상호 작용을 만들는 높은 순도 가능성으로 인해 흡착으로 사용 됩니다. 이 기술의 중요 한 장점은 사용자 친화적인 상용 장비와 상대적으로 쉬운 데이터 처리 절차입니다. 질소 흡착/탈 착 등온선의 결정은 다양 한 압력 (P/P0)에 77 K에서 고체 흡착 제 표면에 흡착 분자의 축적을 기반으로 합니다. 기 공 크기 분포 실험 흡착 또는 탈 착 등온선에서 계산에 대 한 배 럿, 조 이너, 및 Halenda (BJH) 절차 적용 됩니다. BJH 방법의 가장 중요 한 가정 평면 표면 및 조사 표면에 흡착의 동등한 배급을 포함 한다. 그러나,이 이론은 켈빈 방정식에 근거 하 고 mesoporous 범위의 기 공 크기 분포를 계산 하기 위한 가장 널리 사용 되는 방식으로 남아 있다.
샘플의 전기 화학적 특성을 평가 하는 potentiometric 적정 방법은 적용 됩니다. 재료의 표면 화학 heteroatoms 또는 표면에 기능적인 그룹의 존재와 관련 된 표면 충전에 따라 달라 집니다. 표면 특성은 또한 접촉 각 분석에 의해 조사 됩니다. 모 공 안에 습윤 흡착 흡착 제 상호 작용에 대 한 정보를 제공합니다. 두 샘플에 물 녹는 온도에 벽 거칠기의 영향이 유전 휴식 분광학 (DRS) 기법으로 공부 된다. 유 전체 상수의 측정 액체의 polarizability로 현상 녹는의 조사를 허용 하 고 단단한 단계는 서로 다릅니다. 커패시턴스의 온도 의존의 경사에 있는 변화는 용융 시스템에서 발생 합니다 보여 줍니다.
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Protocol
1입니다. OMC 자료의 준비
-
OMC 전조로 실리 카 매트릭스의 합성
- 1.6 M HCl의 360 mL 50 mL HCl (36%-38%)를 추가 하 여 준비 500 mL 둥근 바닥 플라스 크와, 초순 (18.2 ㏁ 저항력)의 다음, 추가 310 mL.
- PE 10500 10 g 추가, 폴리머 (6.500 g/mol).
- 초음파 목욕에 플라스 크를 놓습니다. 35 ° C에 솔루션을 열 고 고체 폴리머 완전히 녹아 균질 혼합물을 만들기까지 그것을 저 어.
- 플라스 크에 1.3.5-trimethylbenzene의 10 g를 추가 하 고 35 ° c 물 목욕에서 그것을 유지 하 여 (220 rpm의 교 반 속도)에서 콘텐츠를 저 어.
- 30 분 동안 교 반 후 플라스 크를 tetraethyl orthosilicate (TEOS)의 34 g을 추가 합니다. 추가 TEOS 천천히 그리고 dropwise 지속적인 교 반. TEOS의 34 g 추가 10 분 걸리는 것을 확인 하십시오.
- 동일한 온도 (35 ° C)에서 다시 20 h에 대 한 솔루션 혼합물을 저 어.
- 소계 카트리지에 플라스 크의 내용을 전송 하 고 압력솥에 넣습니다. 90 ° c.에 24 h에 대 한 솔루션을 두고
- Büchner 퍼 널을 사용 하 여 결과 침전을 필터링 하 고 적어도 1 l.를 사용 하 여 증류수로 씻어
- 실 온에서 얻은 고체 건조 하 고 6 h에 대 한 공기 분위기에 휩 싸이 다 용광로 사용 하 여 500 ° C에서 샘플을 열 처리를 적용.
-
탄소 전 구체를 사용 하 여 결과 실리 카 매트릭스의 임신
- 임신 솔루션 (IS1, IS2) 물, 3 M 황산 (VI)의 적절 한 비율을 준비 하 고 탄소 선구자의 역할을 담당 하는 포도 당 및 황산 촉매 역할 (포도 당), 설탕.
주의: 황산은 매우 독성, 그것은 원인 심각한 피부 화상과 눈 손상을.- IS1 준비. 실리 카의 각 그램, 물 5 g, 3 M 황산 (VI)의 0.14 g, 설탕의 1.25 g 섞는다.
- IS2 준비. 실리 카의 각 그램, 물 5 g, 3m 황산 (VI)의 0.08 g, 설탕의 0.75 g 섞는다.
- 실리 카 재료 (1 g)와 탄소 전 구체와 촉매의 준비 된 솔루션 IS1 500 mL 플라스 크에 배치 합니다. 100 ° C 6 h에서 진공 건조 기에서 혼합 열.
참고:이 단계에서 IS1만 사용 합니다. IS2 다음 단계에서 적용 되어야 한다. - IS2 진공 (부분적으로 탄 화 탄소 전 구체와 솔루션)를 건조 기에 혼합물에 추가 합니다. 160 ° C 12 h에서 진공 건조 기에서 다시 혼합물이 열.
- 임신 솔루션 (IS1, IS2) 물, 3 M 황산 (VI)의 적절 한 비율을 준비 하 고 탄소 선구자의 역할을 담당 하는 포도 당 및 황산 촉매 역할 (포도 당), 설탕.
-
템 퍼/탄 화
- 더 큰 입자의 조각화 및 재료의 균질에 대 한 박격포를 얻은 합성을 전송 합니다.
- 흐름으로 얻은 제품을 놓고 (2.5 ° C/min의 승 온 속도)에서 700 ° C 고 열이이 온도에 6 h에 대 한 열. 질소 분위기에서 자료 열.
- 수로 열기 전에 냉각 솔루션.
-
에칭에 의해 실리 카 매트릭스의 제거
- 100 mL의 에칭 해결책 (ES)를 준비 합니다. 95% 에틸 알코올 및 물 50 mL 50 mL를 혼합. 7 g의 수산화 칼륨을 추가 하 고 그것은 녹아 때까지 저 어.
- 장소 모든 250 mL 둥근 바닥 플라스 크에 탄 화 물질 (1g 이상)을 취득 하 고 ES의 100 mL를 추가 합니다.
- 지속적으로 교 반 하면서 환류 콘덴서 및 자력과 종 기에 열 시스템을 제공 합니다. 1 시간에 대 한 혼합물을 끓인 다.
- Büchner 퍼 널을 얻은 자료를 전송, 증류수, 적어도 4 l 세척 하 고 건조.
2. 실리 카 SBA 15 매트릭스의 준비
- 음성 합성 실리 카 매트릭스.
- 1.6 M HCl의 150 mL를 준비 합니다.
- 150 mL 둥근 바닥 플라스 크에 산 성 솔루션에에서 PE 6400 폴리머 (EO13포70EO13)의 4 g 용 해.
- 초음파 목욕에 플라스 크를 놓습니다. 40 ° C에 솔루션을 열 고 중합체를 해산 할 수 있도록 그것을 저 어 (적어도 30 분).
- 천천히 추가 TEOS의 8.5 g는 플라스 크에 dropwise, 지속적인 교 반. 동일한 온도 (40 ℃)에서 24 h에 대 한 솔루션 혼합물을 저 어.
- 소계 카트리지를 플라스 크의 내용을 전송 합니다. 120 ° C 오븐에서 24 h에 대 한 솔루션을 둡니다.
- Büchner 퍼 널을 사용 하 여 결과 침전 필터 및 증류수 (1 리터 이상)와 그것을 씻어.
- 건조 한 실내 온도 공기 분위기에 휩 싸이 다 용광로 사용 하 여 600 ℃에서 6 h calcine에서 얻은 고체.
3입니다. 특성화의 방법
- 낮은-온도 질소 흡착/탈 착 측정
- 자동 수 착 분석기 77 공화국에서 흡착/탈 착 등온선 N2 를 사용 하 여
- 적절 한 유리 튜브를 사용 하 여 질소 수 착 측정. 유리 튜브를 다공성 샘플을 추가 하기 전에 초음파 세척기에 튜브를 청소 하 고 증류수와 함께 첫 번째 고, 무수 에탄올과 다음 그것을 씻어.
- 유리 튜브 3 h 150 ° C에서가 열 하 고 압축 된 질소로 튜브를 입력 합니다. 무게 무게 오류를 최소화 하기 위해 측정 전에 질소 조건 하에서 빈 유리 튜브.
- 유리 튜브에 샘플을 놓고 총 질량 (유리 튜브 샘플의 질량) 무게.
- 측정을 하기 전에 샘플을 드. 수 착 분석기의 생성 포트에 샘플 유리 튜브를 놓습니다. 다음 프로세스 조건 적용: 423 K의 온도 0.01 mmHg의 압력 그리고 24 h의 기간. 생성 포트에서 진공에 샘플을 연결 하 고 설정된 온도 (423 K) 열. 기체 제거, 후 샘플 질소를 분석 포트에 전송.
- 전송 전자 현미경 검사 법
- 120 편 현미경을 사용 하 여 좋은 품질의 TEM 이미지를 수집 하는 kV (SBA-15)에 대 한 및 200 kV (OMC 자료)에 대 한 가속 전압.
- 샘플의 단 분산 영화 준비에 대 한 샘플 (1 mg) 에탄올 (1 mL)에 분산. Microcentrifuge 튜브에 3 분 동안 초음파 목욕에서 그것을 배치 하 여 분산 절차를 수행 합니다.
- 가장 구리 격자는 micropipette를 사용 하 여 분산의 두 방울을 놓습니다. TEM 현미경을 가장 그리드를 전송 하 고 가장 이미징 시작 합니다.
- 에너지 흩어진 엑스레이 분광학
- X 선 검출기를 장착 하는 스캐닝 전자 현미경을 사용 하 여 샘플의 에너지 분산 x-선 스펙트럼을 취득.
- 15의 가속 전압을 적용 스펙트럼 수확 kV. SBA 15, OMC 샘플에 대 한 탄소에 대 한 최적화 요소로 실리콘을 선택 합니다.
- Potentiometric 적정 측정
- Potentiometric 적정 실험을 수행 하는 자동 뷰 렛을 사용 합니다. (에 따르면 적정 소프트웨어 및 절차) 작고 제어 부분에는 titrant를 추가 합니다. 자동 투약 intrument에 의해 가장 작은 증가, 1 μ를 제공 합니다.
- 0.1 g의 전해질 용액 (0.1 M NaCl의 물 솔루션) 30 mL에 샘플의 분산. 자력 및 등온 조건 (293 ± 0.1 K)를 사용 하 여 분산 과정.
- 정지에 titrant (0.1 M NaOH 솔루션)의 1-2 mL를 추가 합니다.
참고: 작은 aliquots (약 0.05 mL 수를 각각)에 추가 수행 합니다. 자동 뷰 렛 절차 1에서 14의 pH 범위에서 적어도 12 실험 포인트를 제공 해야 합니다. - Qs, 다음 수식을 사용 하 여 충전의 표면 밀도 계산 합니다.
(1)
여기,
Δn = 샘플;의 질량 당 감소 H+/OH- 균형에 변화
S내기 = Brunauer-모트-텔러 (내기) 면적 다공성 고체;
F = 패러데이 수.
- 습윤 측정용 모 세관 상승 방법
- 공부 샘플의 숨 구멍 안에 접촉 각을 결정, 모 세관 상승 메서드를 사용 합니다.
참고:이 메서드는 시간의 기능으로 다공성 침대를 관통 하는 액체의 질량 상승의 측정에 기반. 이 방법의 주요 가정은 사실에 근거한 관통 액체 다공성 열으로 발전 하 고이 열 특정 평균 반경 입자 모세 혈관으로 구성 된. 따라서, 단일 모 세관 파생 된 모든 관계는 다공성 파우더의 계층에 대 한 유효 합니다. 단일 세로 모 세관에서 일로 액체 숨 구멍 (모 세관 압력)에 액체와 증기 압력의 차이 결과로 중력에 대 한 수레. 이 의미에서 다공성 침대에 액체의 침투는 모 공 내부 동적 전진 접촉 각의 결정을 수 있습니다. - 적용 수정된 워시의 방정식17,18, 다음과 같이 표현 됩니다.
(2)
여기,
m = 질량 측정 액체;
C = 기하학적 매개 변수 의존 배포, 모양 및 크기의 숨 구멍;
Ρ = 밀도;
Γl= 표면 장력.
Η =; 관통 하는 액체의 점도
Θ = 연락처 각도;
t = 시간. - 방정식 (2), using 공부 숨 구멍 안에 전진 접촉 각의 값 예상.
- 힘 뿐만 준비 합니다. 파우더를 함께 사용 하 여 유리 튜브 직경 3 m m와 세라믹 화; 액체, 직경 22 mm와 최대 볼륨 10 mL의 그릇을 사용 합니다.
- 측정 샘플의 0.017 g.
- 뿐만에 연결 된 컴퓨터 프로그램을 시작 합니다. 모터 구동 단계에 액체 용기를 넣고 전자 저울에 샘플 유리 튜브를 일시 중단.
- 모터를 시작 하 고 일정 한 속도로 낮은 10 mm/min; 샘플 용기에 액체 접근 시작 1 m m 액체 동등으로 샘플 튜브의 침수 깊이 설정 합니다.
- 이 순간, 의존 m2 에서 컴퓨터 프로그램에서 f(t) 레지스터 =.
- 실험을 중지 때 의존 m2 = f(t) 시작 표시 특성 고원.
- X-5 x 3이이 절차를 반복 하 여 정확도를 확인 합니다.
- 공부 샘플의 숨 구멍 안에 접촉 각을 결정, 모 세관 상승 메서드를 사용 합니다.
- 유 전체 휴식 분광학
- 공부 다공성 행렬 안에 갇혀 물 녹는 동작을 설명 하기 위해 스테인리스19, 의 평행 판 축전기에 있는 샘플의 전기 용량 C 의 온도 측정을 수행 20 , 21. 커패시턴스 C 온도의 기능 및 적용 된 순환 전기 분야의 주파수를 측정 하는 임피던스 분석기 사용 하 여.
참고: 복잡 한 전기 유전율 ε *로 정의 됩니다 ε =' + iε ', 어디 ε' = C/C0 은 진짜, 및 ε ' tgδ·ε =' C0 가 빈의 커패시턴스는 유전율의 허수부는 커패시터와 tgδ는 유 전체 손실. - 측정된 샘플을 격판덮개 축전기에 넣습니다.
- 1 MHz와 K. 제어 온도의 속도 변화 온도 컨트롤러; 305에 140 K에서 온도 100 Hz에서 주파수 범위 선택 냉각 하는 동안 0.8 K/min와 난방 과정 동안 0.6 K/min로 온도 속도 설정 합니다.
- 공부 다공성 행렬 안에 갇혀 물 녹는 동작을 설명 하기 위해 스테인리스19, 의 평행 판 축전기에 있는 샘플의 전기 용량 C 의 온도 측정을 수행 20 , 21. 커패시턴스 C 온도의 기능 및 적용 된 순환 전기 분야의 주파수를 측정 하는 임피던스 분석기 사용 하 여.
(1)
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Representative Results
OMC와 SBA-15, N2 흡착-탈 착의 조사 샘플의 다공성 구조를 특성화 하기 위해 등온선 77 공화국에서 기록 되었다 실험 N2 가스 흡착-탈 착 등온선 조사 시스템 뿐만 아니라 흡착 및 탈 착 데이터에서 얻은 기 공 크기 분포 (PSD) 특성화 그림 1A-D에 표시 됩니다. 수 착 등온선 (그림 1A, C)에 굴절 포인트의 위치에서 mesopore 작성의 과정 시작 되는 압력을 나타냅니다. 이 정보는 평균 기 공 크기와 켈빈 방정식에 따라 PSD (그림 1B, D)의 계산을 위해 필요 하다.
그림 2A -C 는 OMC의 TEM 이미지를 선물 한다. 그림 2D E SBA 15 샘플의 TEM 이미지를 선물 한다. 얻은 TEM 현미경 사진 합성된 재료의 품질을 평가 하 고 확인 하는 2 차원 6 각형 구조 사용 되었다. 가장 이미지의 해석을 수 착 측정 (그림 1)에서 얻은 데이터와 기 공 크기의 추정 및 비교 값을 수 있습니다.
그림 3 은 카본과 실리 카 소재 표면 충전 밀도 분포를 보여준다. 표면 속성 및 인터페이스 지원 및 고체 행렬의 물리 화학적 프로세스와 현상 또는 그들의 표면에 그들의 근처에와 조사 자료의 특성에 중요 한 영향을 미칠. 표면 특성, 표면 충전 밀도 등의 실험 조사 적절 한 하 고 물리적 표면 특성 (기능적인 그룹의 존재 형식과) 영향 조사 화학 어떻게 조사에 대 한 귀중 한 것 현상입니다. 특히, 표면 탄소 재료의 표면 화학 관련 heteroatoms (예: 산소 또는 질소)에 의해 정의 된 표면 충전에 따라 특성과 습윤, 흡착 특성, 전기 화학적 영향 및 촉매 기능, 및 마지막으로, 산-염기 및 친수성-소수 성 동작. 산도 규모 0 포인트 충전 위치의 분석 시스템의 산 성도;에 대 한 정보를 제공 합니다. 낮은 pHpzc 값, 더 신랄 한 샘플입니다.
그림 4A B 쇼 전형적인 가장 에너지 흩어진 엑스레이 분광학 (EDS) 스펙트럼 엑스레이 에너지의 원자 번호의 특성을 생성 하는 샘플 사건 전자 빔에의 상호 작용을 보여주는 OMC 샘플에 대 한 요소입니다. 가장-EDS는 화학 성분의 결정에 대 한 강력한 도구입니다. 그림 4C SBA 15 자료에 대 한 EDS 결과 보여줍니다. 샘플에서 오는 특성 방사선의 에너지의 값 수 강도 (스펙트럼에서 봉우리의 높이) 수의 내용 ( 정성 분석 하는 동안 공부 샘플에 포함 된 요소의 식별 그림 4C).
그림 5 부드러운 매우 지향적인된 pyrolytic 흑연 (hopg 총 현재) 및 유리에 wettabilities를 참조 OMC (그림 5A)와 SBA-15 (그림 5B), nanopores 안쪽 연락처 각도의 측정의 결과 묘사 기판, 각각. 이상적으로 부드러운 실리 카 표면 유리 및 hopg 총 현재 흑연 부드러운 흑연 표면으로 사용 되었다. 측정 된 접촉 각은 부드러운 평면 실리 카, 흑연 표면 및 거친 성공 자료에 대 한 미세한 일로 매개 변수 αw 의 함수로 표시 됩니다. 이러한 실리 카 및 흑연 기판 (그림 5A, B) 액체에 대 한 αw 의 값은 다음 식에 따라 찾을 수 있습니다.
(3)
여기,
Fwε, εff 레나 드 존스 잠재력;의 에너지 깊이 =
Σfw = 충돌 길이의 레나 드 존스 잠재력;
Ρw = 단위 볼륨당; 고체 원자의 수
Δ = 기판에서 분리 레이어 사이의 거리.
이 값은 이전에 게시 문학22,,2324에서 가져옵니다. 습윤의 측정 흡착/흡착 제 상호 작용의 특성을 수 있습니다. Potentiometric 적정 및 EDX 분석, 습윤의 측정에는 주어진된 샘플의 표면 특성의 전체 설명을 제공합니다. 낮은 접촉 각도, 공부 표면 침투 액체 분자의 상호는 강한 (그림 5A, B)는 더 높은 습윤 합니다.
그림 6 은 거칠기 분수 f 성공 탄소 (OMC;에 대 한 미세한 일로 매개 변수는 캐시 박스 터 모델25 대 에서 계산 그림 6A) 그리고 실리 카 (SBA-15; 그림 6B) 매트릭스입니다. 거친 표면에 습윤 캐시 백스터 메커니즘 (즉, 액체의 작은 물방울 구멍에 침투 하지 않습니다 하지만 비리 상단 [같이 그림 5A, B의 너비에 따라 발생 하는 것을 가정 합니다. ]). 이 모델에서 거친 표면 θp 에 접촉 각으로 설명:
cosθp f= (1 + cosθ)-1 (4)
여기,
Θ = 부드러운 nonporous 기판 (유리);에 접촉 각 값
f = 다공성 표면 액체 인터페이스와 직접 접촉에는의 일부분 이다.
거칠기 분수 f (식 4) 모 공에 샘플 표면 액체 분자에 대 한 접촉 각 측정 해석에 대 한 수정 계수 역할을 평가 하는 가치가 있다.
그림 7 은 deuterated 물 OMC (그림 7A)와 SBA-15 (그림 7B)의 공부 샘플에 대 한 절연 성 분광학 결과 제공 합니다. 이 두 샘플 (그림 7A, B)에 대 한 전기 용량 C 의 온도 의존을 설명합니다. 극 지 물질의 고체 상태에서 근처 그들의 분극 없어진다 고 유전율 ε는 n2, 여기서 n 은 굴절률 물질의. 날카로운 증가 C-T 곡선에 표시 녹는 상전이 시스템에서 발생 하는 나타냅니다. C-T 기능의 비정상적인 증가의 온도 공부 샘플의 숨 구멍에서 대량 액체의 melting point는 녹는점의 결정을 수 있습니다.
배 럿, 조 이너, 및 Halenda 메서드 (BJH)7,26,27에 의해 77 K와 다공성에 그림 1: 실험적인 N2 흡착/탈 착 등온선 줄거리. (A 와 B) 성공 탄소 재료와 (에 대 한C 및 D) 실리 카 SBA 15 자료. 질소 등온선 특성 히스테리시스 루프, 모양에 대 한 정보를 제공 하 고 공부 숨 구멍의 크기 분포를 기 공. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 주문된 성공 채널 구조를 보여주는 가장 이미지. (A - C) 다양 한 배율에서 (001) 방향 따라 성공 탄소의 TEM 이미지. (D - E) SBA 15의 구조. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: OMC와 SBA-15 (표면 충전 밀도의 pH 의존)에 대 한 Potentiometric 적정 결과. PH의 표면 충전 밀도 의존; 두 재료의 전기 특성 차이점을 보여 줍니다. pzc 포인트 샘플 표면에 산 사이트 수에 대 한 정보를 제공합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 가장-EDS 스펙트럼 및 EDS 분석의 예. (A 와 B) OMC 샘플을 두 개의 서로 다른 영역에서 기록 EDS 스펙트럼 가장 이미지에 표시 된. (C) EDS 스펙트럼 그리고 SBA 15 샘플의 정량 분석 결과. EDS 분석의 양적 결과 표면 반응성;에 대 한 책임 기능 그룹에 요소의 존재에 대 한 정보를 제공 이것은 potentiometric 적정을 보완 하는 기술 이다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: 접촉 각도 대 다공성 매트릭스 내부의 미세한 일로 매개 변수 측정. (A)는 성공 탄소 (OMC) 그리고 (B) 실리 카 (SBA-15) 매트릭스, 참조 하는 연락처 각도 대 부드러운 hopg 총 현재 및 유리 기판에 미세한 일로 매개 변수 함수 각각. 모 공 안에 습윤 평평한 표면에 습윤을 참조 하며 흡착/흡착 제 상호 작용에 기 공 거칠기의 영향에 대 한 몇 가지 정보를 제공 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6: 거칠기 분수 f 계산 된 캐시 박스 터 모델 대 에서 미세한 일로 매개 변수. (A)는 성공 탄소 (OMC)와 (B) 실리 카 (SBA-15) 매트릭스에 대 한. 습윤의 캐시 박스 터 모델의 응용 프로그램에 거친 다공성 기판에 접촉 각도의 해석 수 있습니다. 이 모델에서 계산 f 분수 액체 표면에 직접 접촉에 있는 다공성 벽의 기여 비율을 설명 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7: 온도 의존 OMC SBA 15 다공성 매트릭스 안에 국한 D2O 물의 전기 커패시턴스의. (A) OMC 그리고 (B) SBA 15 다공성 매트릭스. CT-함수의 해석 모 공 및 공부 시스템에서 발생 하는 대량 D2O의 상전이 온도의 식별 수 있습니다. CT 함수 이어질 모두 녹는점 증가 증가 대량 물 그리고 물 모 공 안에 갇혀. 대량 기준으로 모 공에 녹는점의 변화 값 호스트/게스트 분자 상호 작용에 따라 달라 집니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 샘플 | 표면적 (S내기)는를 | 볼륨을 기 공 | 기 공 크기 분포 | ||||
| (m2/g) | (cm3/g) | (nm) | |||||
| S총 | S마이크b | V총c | V마이크b | Dhd | D모 (NLDFT)e | D모(BJH)f | |
| OMC | 757 | 23 | 0.87 | 0.006 | 4.6 | 0.4 | 3.9 |
| SBA-15 | 460 | 16 | 0.6 | 0.004 | 5.3 | * | 5.5 |
표 1: n에서 정렬된 성공 탄소와 SBA 15 실리 카의 다공성 구조 텍스처 파라미터 값 계산 2 수 착 등온선. 는 BET 표면적 (P/P0)의 상대적인 압력 실험 포인트를 사용 하 여 계산 0.035-0.31, 어디 P와 P0 은 질소의 균형 및 채도 압력으로 표시 됩니다. b 표면적과 기 공 micropores 4.86 3.56에서 범위에서 장착 통계 두께 t-플롯 메서드에서 계산의 볼륨 Å. c총 기 공 부피 계산 P/P0 에 흡착 하는 질소의 양 x 0,0015468 = 0.99. d 내기에서 계산 하는 유압 기 공 직경 영역 표면 및 기 공 방정식에 따라 볼륨: Dh = 4V/S. e 기 공 직경 비로컬 밀도 기능 이론 (NLDFT)의 PSD 최대에서 추정. NLDFT 계산 탄소 다공성의 모델로 0.001의 음수가 아닌 조정 및 숨 구멍의 원통 모양 기하학을 사용 하 여 수행 했다. f 기 공 직경 BJH 방법 (흡착 및 탈 착 데이터에 대 한 동일한 결과)에서 추정. * SBA-15 NLDFT 메서드에서 추정의 기 공 직경의 값의 부족.
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Discussion
정렬된 mesoporous 탄소 재료의 준비 하는 동안 중요 한 단계는 잘 정의 된 구조 속성 최종 재료의 특성에 영향을 주는 서식 파일로 정렬된 mesoporous 실리 카 재료의 준비와 질소 분위기에서 부드럽게/탄 화 단계입니다. mesoporous의 준비의 일반적인 방법의 수정 지시 원통형 모28 우려 규는 untypical 구조 감독 에이전트는 구조 개선에 대 한 PE10500 고분자의 응용 재료의 속성입니다. 서식 파일의, 상호, 및 안정성을 3 차원 다공성 구조 mesoporous 탄소 재료의 준비를 위해 필요 하다. 또한, 준비의 주요 단점은 서식 파일 제거에 대 한 샘플 치료의 필수 요건입니다. 이 단계에서 사용 하는 화학 물질의 속성 탄소 표면 및 그것의 기능에 영향을 수 있습니다. 제시 전략에 따라 OMC의 부정적인 복제의 준비는 주문한 mesoporous 고체 템플릿을 기반으로 합니다. 기 공 크기 제어 및 대칭 주문 실리 카 템플릿을 사용 하 여 간단 하 게 결정 하 고 탄소 전 구체와 템플릿 간의 상호 작용에 연관 되지 않습니다. OMC의 잠재력을 다양 한 전기 시스템에 대 한 문학29,30에 표시 되었습니다. 이 작품에 임신 메커니즘은 정확 하 게 실리 카 서식 파일의 네거티브 구조를 복제 하는 손쉬운 과정에 대 한 책임입니다. 하드 템플릿 절차의 자연 열 분해 현상 일반 및 주문 구조에 더 적은 손상을 일으킬 것을 보장 합니다. 또한,이 메서드는 템플릿 내에 고체 형성 OMC 소재의 쉽게 graphitization 수 있습니다.
실험적인 N2 흡착/탈 착 등온선 (그림 1A, C) 종류와 다공성의 크기에 대 한 사전 정보를 얻기 위해 사용 되었다. 재료의 성공 문자 명확 하 게 확인 되었다. 질소 흡착 (0.03 아래 상대 압력의 범위)에서 프로세스와 상대 압력 (특히 mesopores의 범위)의 추가 범위에 그것의 상당한 증가의 초기 단계에서의 수량에 작은 증가 나타냅니다에 mesopores의 부족, 중요 한 수 또는 micropores의 아주 작은 수의 존재. 이 자료에 대 한 얻은 흡착-탈 착 등온선은 유형-IV (IUPAC 분류31)의 전형적인 중간 상대에 날카로운 모 세관 응축 무대 탄소 mesoporous 채널 시스템의 정확한 반영 압력 (0.45-0.9 P/P0). Mesopores의 기본 크기에 해당 하는 모 세관 응축 단계의 위치 (약 4-5 nm). 높은 특정 표면 영역 (757 m2·g-1) 및 중요 한 공 볼륨 (0.87 cm3·g-1) 조사 탄소 샘플도 전시 한다.
질소 흡착/탈 착 측정 중 중요 한 단계는 아주 정확한 대량 샘플 결정 단계와 단계를 충분히 드. 측정 절차는 해당 지침에 따라 수행 되었다. 표면적 및 기 공 크기 분포 physisorption 측정에 기반 하는 사실에도 불구 하 고 실험 등온선의 해석이 아니다 항상 직접.
Mesopores의 크기 분포의 계산, 수정된 켈빈 (이 이론의 기초는), 방정식의 응용 프로그램에 의해 그것은 잘 정의 된 모양의 경직 된 숨 구멍의 가정에 동의 하는 데 필요한. 또한, 켈빈 방정식의 타당성과는 등온선에 히스테리시스 루프의 해석의 범위는 해결 되지 않은 문제가 남아 있다. 촉진의 가능성 등온선 분석의 경험적 방법의 응용 프로그램에 관련 된 (예를 들어,는 αs-방법29,30,,3132, 33,34). 그러나,이 방식으로 흡착 데이터 nonporous 참고 자료와 함께 사용을 해야 합니다.
그림 1B D 공부 샘플 (PSD)의 mesopores의 크기 분포를 선물 한다. BJH의 가정 mesopores의 크기 분포의 결정을 허용. 그림 1B 에서 제시 하는 PSD 곡선 탄소 샘플 3.5-4 nm의 크기의 mesopores 포함 SBA 15 약 5의 직경을 가진 숨 구멍을 소유 하는 반면 제안 nm ( 그림 1D참조). 흥미롭게도, OMC 샘플에 대 한 기 공 크기 분포 곡선의 최대 흡착에서 계산 하 고 탈 착 데이터는 매우 비슷한 키를 누릅니다. 흡착 및 탈 착 현상의 다른 메커니즘에 비추어 결과 사이 정확한 계약 등 매우 정렬 하 고 균일 한 자연 재료의 증거. 실험적인 등온선에서 결정 하는 텍스처 속성 표 1에 요약 되어 있습니다.
물리적 흡착/탈 착 분석에 따라 공 네트워크 구조 속성은 nanopowders과 나노 재료의 특성에 기초 합니다. 질소 흡착/탈 착 방법 미소 한 구멍이 있 및 mesoporous 고체의 특성의 첫 번째 단계로 간주 될 수 있다. 메서드, 일반적으로 다공성 몸 또는 자료의 모든 종류의 샘플에 적용 되 고 있습니다 등온선 및 직접 실험 측정에서에서 히스테리시스 루프의 모양에 근거 하 여 다공성 구조의 추정. 질소 흡착/탈 착 다공성 구조 결정 (액체 침입35 및 빛, x 선, 중성자36,37 그리고 현미경 검사 법32비 산)의 다른 방법에 가장 중요 하다 고 넓은 응용 성 및 결과의 상호 comparability 유용한 기술.
질소 가스 흡착 방법으로 기 공 특성에 대 한 표준 흡착 가스 분자 이다. 샘플에 대 한 새로운 정보를 얻기 위해 그리고 미소 한 구멍이 있는 재료의 특성에 대 한 분자 (이산화탄소, 아르곤, 크립 톤)의 다른 종류를 사용 하 여 가능 하다.
TEM 현미경 조사 OMC와 SBA 15 샘플의 그림 2에 표시 됩니다. Mesopores의 매우 정렬 된 시스템을 확인 하는 그들은 병렬과 매우 유사한 다공성 채널 및 기 공 크기 ~ 11 nm (그림 2A-C)와 탄소 막대 모양의 구조. OMC의 TEM 현미경 확인 초기 성공 실리 카 전 구체와 4.0의 봉 사이의 기 공 직경의 역 복제 결과로 숨 구멍의 6 각형 대칭 nm. SBA 15 샘플 mesopores;의 2 차원 정렬된 육각 구조를 보여 줍니다. SBA 15의 잘 정렬 된 구조는 두 예측, 성공 채널 및 그들 (그림 2D, E)를 수직에서에서 관찰 됩니다. 이러한 관측 실험 질소 수 착 데이터 ( 표 1참조)에서 가져온 값으로 좋은 계약에 있습니다. 전송 전자 현미경은 전자의 작은 de Broglie 파장으로 인해 가벼운 현미경 검사 법 보다 더 높은 해상도에서 이미지를 제공 수 있습니다. 우리가 확인할 개체는 가벼운 현미경 검사 법에서 본 보다 더 작은 시간의 수천 세부 정보를 캡처할 수 있습니다. 이 방법에서는, 광속은 견본을 통해 전송 될 때 이미지 샘플 전자의 상호 작용에서 온다. 따라서, 방법의 제한 사항 중 하나는 표본 100의 ultrathin 필름 이어야 한다 nm 두께 또는 격자에 적용 된 서 스 펜 션. 가장 스캐닝 전송 전자 현미경 (줄기)에 의해에 향상 시킬 수 있습니다. 그것은 샘플 이미지 형성을 통해 빔을 래스터를 것 적당 한 감지기와 함께 시스템의 추가 의해 가능 해야 합니다.
(즉, 아래 탄소 입자의 총 표면 긍정적으로 충전 하는 pH 값) OMC의 0 포인트 충전의 pH 산도 이상이 발견 = 10 (그림 3). 비교를 위해 SBA 15 소재의 0 포인트 충전의 pH는 약 4.5와 같습니다. Potentiometric 적정 결과 SBA 15 소재의 낮은 pH 값으로 pHpzc 의 변화 SBA 15 표면에 일부 산 센터의 존재의 증명. 부정 청구 사이트 SBA 15 매트릭스에 실리 카 매트릭스의 흡착 특성 개선 흡착 제/흡착 분자 사이 Van der Waals 상호 작용 증가.
Potentiometric 적정 측정 중 중요 한 단계는 정지에 titrant의 매우 정확한 추가 등 감동의 연속성. Potentiometric 적정 절차는 가장 신뢰할 수 있는 결과 보장 하기 위해 완전히 자동화 된다. 또 다른 중요 하 고 독특한 단계 실험 조건 및 계산을 제어 하기 위한 특별 한 소프트웨어 응용 프로그램을 했다. 이 방법의 한계는 안정적인 분위기 (예를 들어 질소) 및 온도 pH 전극의 보정 단계 이다. Potentiometric 적정 산/염기 적정 절차로 분류 될 수 있다. 이 기술은 titrant 추가 단계에 따라 전압 변화의 측정을 해야합니다. 그것은 많은 분야에서 특히 의약품 및 기능성 소재 연구에 필수적 이다 고 순도 달성 하는 적응, 저렴 한 가격, 그리고 매우 정확한 기술을 제공 합니다. 사실, potentiometric titrations의 종류의 수가 있습니다. 예를 들어, 산-염기, 산화 환 원, 강 수, 및 complexometric 기술이 있다. Potentiometric titrations가 자동으로 실현 될 수 있는 대로 샘플 특성화에 대 한 큰 용량을 보장 합니다.
pzc 전해질 적정 곡선 및 탄소 소재, 축과 표면 충전 밀도 곡선의 교차점에 대 기록 적정 곡선의 교차점으로 결정 됩니다. 결과 제안 조사, 성공 주문 탄소 소재는 산소 기능 그룹의 존재에 관련 된 기본 속성 (-ketonic, pyronic 반지, chromenic, 및 π-전자 시스템의 오 터미널 그룹)38,39 ,,4041. 탄소 표면의 기본 속성은 진보적인 파괴 원인과 산 성 산소 기능 그룹 (예: carboxyls, lactones, 및 페 놀)의 제거 하 고, 따라서, 풍요롭게 하는 basic에서 탄소 표면 열 처리의 결과 수 있습니다. 기능 그룹42. 이 기본 사이트의 존재는 산 성 사이트의 수에 있는 동시 감소의 결과 산 성도와 직접 관련 된 산소 함유량의 감소 이다. 산소의 콘텐츠 편-EDS에 의해 확인 되었다.
샘플의 두 개의 서로 다른 영역에서 OMC 표면의 가장 EDS 스펙트럼 이미지 그림 4A, B에에서 표시 됩니다. OMC 표면에서 산소와 실리콘 원자는 탄소 양의 우세에 불구 하 고 발견 했다. 원자와 인세트로 제시 하 고, 샘플의 다른 지역에서 가져온 요소의 무게 백분율 유사 하 고 나타내고 약 98%는 탄소 구성 성분의 1% 보다 약간 더만 산소에 기인. EDS microanalysis OMC 표면의 기본 문자는 일반적으로 산 성 기능이 포함 하는 산소 기능 그룹의 매우 낮은 숫자와 관련 된 것이 좋습니다 수 있습니다. 또한, 기본 기능 그룹 탄소 재료의 화란의 성장에 대 한 책임 수 있습니다. 실리 카 매트릭스의 EDS 스펙트럼 SBA 15 (그림 4C)에서 산소와 실리콘 풍부의 주요 기여를 확인합니다. EDX는 시료의 원자 구성을 결정 하는 기법 중 하나입니다. 그것은 화학 정보 (예를 들면, 산화 상태, 화학 결합), XPS 메서드를 제공 하지 않습니다. 정량 분석에 대 한 EDX 아니다 빛 요소 (e.g.,like 산소)에 적합 그것만 산소의 존재를 감지할 수 있지만 그것을 quantitate 수 없습니다. 이 방법은 (몇 미크론 또는 그 이하의) 얇은 층의 표면에만 작품과 표본에서 오염에 매우 민감한입니다.
그림 5 A, B에서 접촉의 결과 실리 카에 여러 액체에 대 한 측정 각도 탄소 기판 제공 됩니다; 우리는 시스템 wettabilities의 넓은 범위를 공개 볼 수 있습니다. 2 적용된 기판의 원활 하 고 평면, 즉 실리 카와 탄소 표면, 다른 거칠기 표시 및 mesopores를 포함 하는 동안. 측정 된 접촉 각도 대제시는 미세한 일로 매개 변수, αw. 이 매개 변수는 두 개의 액체 분자22,,2324의 상호 작용에 액체-기 공 벽 intermolecular 상호 작용 사이의 비율. 따라서, 나노 및 macroscales에 일로 속성을 측정합니다. 접촉 각의 단조 함수를 αw 매개 변수가 표시 됩니다. 측정, roughnessare 공부 액체의 종류에 관계 없이 매끄러운 평면 표면에 대 한 보다 높은과 표면에 대 한 접촉 각의 값 nonwetting andwell 일로 액체를 포함 하 여.
이 결과 다공성 벽의 nanorough 표면에 습윤의 캐시 백스터 메커니즘을 제안합니다. 또한, 여러 액체 실리 카 내부에 대 한 연락처 각도 측정 및 탄소 nanopores 탄소 벽 보다 실리 카 벽의 더 나은 습윤 나타내고 액체/벽 상호 작용에 기 공 한 영향 더 실리 카에 대 한 발음 보다 탄소 nanopores에 대 한. 모 세관 상승 방법 연락처 각도 분말에 작은 입자의 습윤을 결정 하는 데 사용 됩니다. 평면 고체 기판에 대 한 고착 드롭 방법 Wilhelmy 격판덮개 방법 등 많은 방법은 문의 각도 측정에 적용할 수 있습니다. 모 세관 상승 메서드를 사용 하 여 가정 과정에서 4 개의 조건 만족 (즉, 워시의 방정식은 이러한 4 개의 가정에 따라 파생): 일정 한 층 류 흐름 (1), (2) (3) 무시할 수는 외부 압력의 부재 중력, 그리고 (4) 고체-액체 인터페이스에서 액체를 이동 하지 않습니다. 액체 정역학 압력; 모 세관 압력 보다 훨씬 작습니다. 따라서, 모 세관 압력 튜브를 따라 위쪽으로 상승 하는 액체를 발생 합니다. 작은 입자의 습윤 연구 해야 항상 고려 정확성과 결과의 재현성.
Tomeasure 정확 하 게 작은 입자, 압력 증가 및 수압 효과의 접촉 각 해야 될 고려 워시의 방정식에서 압력 증가 시간 사이의 관계를 더 정확 하 게 설명 하.
그림 6A, B, 선물이 분수 f (다공성 표면 액체 인터페이스와 직접 접촉에는의 부분을 설명 하는), f 로 정의 = (1 + cosθp) / (1 + cosθ). 그것은 값 0.92 (OMCTS) 실리 카 매트릭스에 0.73 (H2O)의 범위에서, 탄소 매트릭스 0.93 (OMCTS)를 0.82 (H2O)의 범위에서 걸립니다. 또한, 분수 f 단조 증가 αw 매개 변수를 확인 거친 기판에 일로의 캐시 박스 터 모델 증가.
캐시 박스 터 모델의 틀 안에서 논의 이러한 결과 nanosurfaces, microroughness의 영향 크게 영향을 액체 벽 상호 작용의 변화 표시.
비교 기 공 크기가 5 D2O SBA 15 및 OMC 행렬에서의 감 금 효과에 다공성 표면 특성의 영향을 조사 하기 nm, 유전 방법 사용 되었다. 그림 7A 와 그림 7B에 제시 된 각각으로 난방, OMC와 SBA 15에 배치 하는 물의 전기 용량 결과 커패시턴스 C 의 온도 의존 T에서 급격 한 증가 보여 줍니다 표시 = 260 K, 해당 흡착된 D2O SBA 15의 숨 구멍 안에 용 해 하 고 T = 246.1 K, OMC의 숨 구멍 안에 흡착 물 녹는 가리킵니다. 우리 t C(T) 함수에 있는 증가 관찰 하는 두 시스템에 대 한 대량 deuterated 물의 녹는점에 참조 되는 276.5 K =. 샘플은 초과에서 되 고 액체 채워진된 다공성 행렬에 서 스 펜 션으로 공부 하기 때문에 일괄 및 밀폐 된 액체에 관찰 된 신호 관련 됩니다. 대부분의 상대, D2O SBA 15 숨 구멍에서의 용융 온도 δ T에 의해 우울 Tm, 기 공− Tm, 부피 = = 16.5 K, 동안 OMC, δ T =-30.4 K.
이러한 결과 기 공 벽의 다양 한 구조에서 온다. 숨 구멍 Tm, 기 공에 용융 온도 두 개의 변수, 즉 기 공 크기 H 와 습윤 매개 변수 αw에 의존 합니다. 작은 αw 값 (αw < 1), Tm, 기 공의 우울증으로 예상 된다. 기 공 폭 H 같은 경우는 시스템의 αw 값의 변경 Tm, 기 공에변경을 적용 됩니다. 모 공에 습윤의 결과 두 시스템에서 αw 값 때문에 매끄러운 표면의 상대적인 거칠기 효과 감소 공부 보여 줍니다. 작품에 몰입된 습윤의 세공 We γl= cosθp D2O OMC에서 훨씬 적은 (We = 4,2432 [mN/m]) 보다 SBA 15에서 (We = 20,968 [mN/m]), D2O SBA 15 시스템에 대 한 기준으로이 시스템에는 녹는점의 높은 우울증으로 이어집니다.
얻은 결과 탄소 벽에 그 기준으로 다공성 실리 카 벽에 접착 효과 개선을 나타냅니다. 이 메서드는 공부 샘플에 적용할 때 몇 가지 제한이 있습니다. 그들 중 하나는 C(T) 함수 기록을 대량 액체와 숨 구멍에 액체에서 신호를 포함 하는 사실에서 온다. 따라서, 한정 된 비 극성 액체에서 신호는 약한, 그리고 용융 온도 결정 하기가 어렵습니다. 미래에, 그것은 함께 몇 가지 추가 방법 결합 가치가 있다입니다. (예를 들어, 차동 느린 난방 속도에 주사 또는 어떤 액체 없이 집중된 샘플을 샘플 centrifuging). 또한, 전도성 샘플에 대 한 소계 접시를 사용할 필요가 있다. 절연 성 분광학 방법의 장점은 사실은 메서드는 유리 전이 온도 및 시간 단위 분자 움직임, 같은 연구의 많은 분야에서 많이 사용 됩니다 시간 길이 나노초에 femtoseconds의 10가. 따라서, 그것은 메가 헤르츠에서 고주파 까지의 주파수를 제공 하는 것이 중요입니다. 얻은 스펙트럼 또는 해석 및 결과의 정량 분석의 분해와 같은 경우, 기술을 더 일반적인 spectroscopies 유사합니다. 그러나, 유 전체 메서드는 영구 쌍 극 자 모멘트 (극 지 액체)와 분자의 집단 변동 조사. 예를 들어 적외선 분광학 집단 모드의 방향에서 감도 유 전체 스펙트럼의 해석을 방해할 수 있지만 추가적인 보완 정보를 제공 합니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자 국립 과학 센터를 부여와 재정 지원을 제공 하기 위한 감사 하 고 싶습니다 없습니다. 12 월-2013/09/B/ST4/03711와 UMO-2016/22/ST4/00092. 저자는 또한 연구를 위한 국가 센터에서는 폴란드 운영 프로그램 인적 자본 포 KL에서 4.1.1, 또한 부분 지원에 감사 하 고 개발, 연구에서 부여 없음. PBS1/A 9/13/2012입니다. 저자는 특히 계 현상, 화학의 교수, 마리아 퀴리 Skłodowska 대학, 루블 린, 폴란드에서 교수 L. Hołysz, 그녀의 친절 및 SBA 15 nanopores에 습윤의 측정을 사용에 대 한 감사.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1,3,5-trimethylbenzene | Sigma-Aldrich, Poland | M7200 Sigma-Aldrich | Mesitylene, also known as 1,3,5-trimethylbenzene, reagent grade, assay: 98%. |
| anhydrous ethanol | POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A. | 396480111 | Assay, min. 99.8 %, analysis-pur (a.p.) |
| ASAP 2020. Accelerated Surface Area and Porosimetry System | Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA, USA | Samples were outgassed before analysis at 120 oC for 24 hours in degas port of analyzer. The dead space volume was measured for calibration on experimental measurement using helium as a adsorbate. | |
| Automatic burette Dosimat 665 | Metrohm, Switzerland | The surface charge properties were experimentally determined by potentiometric titration of the suspension at constant temperature 20°C maintained by the thermostatic device. Prior to potentiometric titration measurements, the solid samples were dried by 24 hours at 120 oC. The initial pH was established by addition of 0.3 cm3 of 0.2 mol/L HCl. T The 0.1 mol/L NaOH solution was used as a titrant, added gradually by using automatic burette. | |
| Digital pH-meter pHm-240 | Radiometer, Copenhagen | Device coupled with automatic burette | |
| ethyl alcohol | POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A. | 396420420 | Assay, min. 96 %.analysis-pur (a.p.) |
| glucose | POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A. | 459560448 | assay 99.5% |
| Hydrochloric acid | POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A. | 575283115 | Hydrochloric acid, 35 - 38% analysis-pur (a.p.) |
| HOPG graphite substrate | Spi Supplies | LOT#1170906 | HOPG SPI-2 Grade, 20x20x1 mm |
| Impedance analyzer Solartron 1260 | Solartron | ||
| Pluronic PE 6400 polymer | BASF (Polska) | (EO13PO70EO13) | |
| Pluronic PE10500 | BASF Canada Inc. | Molar mass 6500 g/mol | |
| potassium hydroxide | Sigma-Aldrich, Poland | P5958 Sigma-Aldrich | BioXtra, ≥85% KOH basis |
| SEM microscope | JEOL JSM-7001F | Scanning Electron Microscope with EDS detector | |
| Sigma Force Tensiometer 701 | KSV, Sigma701, Biolin Scientific | force tensiometer | |
| Sulfuric acid (VI) | POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A. | 575000115 | |
| surface glass type KS 324 Kavalier | Megan Poland | 80 % of SiO2 , 11% of Na2O and 9% of CaO | |
| Tecnai G2 T20 X-TWIN | FEI, USA | Transmission Electron Microscope with EDX detector. | |
| TEM microscope | JEOL JEM-1400 | ||
| temperature controller ITC503 | Oxford Instruments | ||
| Tetraethylorthosilicate | Sigma-Aldrich, Poland | 131903 | Tetraethyl silicate, TEOS, reagent grade, assay 98% |
| Ultrapure water | Millipore, Merck KGaA, Darmstadt, Germany | SIMSV0001 | Simplicity Water Purification SystemUltrapure Water: 18.2 MegOhm·cm, TOC: <5 ppb |
References
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