Influence of n-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane on physicochemical and morphological properties of silicas obtained

• Autorzy: Jesionowski T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ n-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanu na właściwości fizykochemicznei morfologiczne krzemionek otrzymywanych w układzie emulsyjnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Synthesis of monodisperse silica was performed in a precipitation reaction from aqueous solution of sodium metasilicate using hydrochloric acid in an emulsion system. Effect of N-2-(aminoethyl)-3- aminopropylotrimethoxysilane was studied on surface and morphological properties of the precipitated silica. Particle size and polydispersity were measured using the technique of dynamic light scatter (DLS) and scanning electron microscopy (SEM). The extent of surface modification and its type were evaluated using FTIR spectroscopy. Moreover, adsorptive properties were characterised by estimation of specific surface area (BET) and of macroporosity. The XPS technique permitted to quantify the amount of modifier deposited on silica surface. Alterations in surface charge were studies by estimation of isoelectric point by direct testing of electrophoretic mobility and, indirectly, by calculating zeta potential. Aminosilane modification of SiO2, formed in emulsion medium, results in extensive changes in surface character and in morphology of the particles. Already at the time of silica preparation surface silanol groups become markedly reduced and, in addition, aminosilane chemisorption results in augmented hydrophobicity. Increased particle homogeneity has also been obtained and a decreased value of polydispersity due to aminosilane interactions with the surface of examined silica.

PL

Przeprowadzono syntezę monodyspersyjnej krzemionki w reakcji strącania z wodnego roztworu metakrzemianu sodu kwasem solnym w środowisku emulsji. Badano wpływ N-2-(aminoetylo)-3- aminopropylotrimetoksysilanu na właściwości powierzchniowe i morfologiczne strącanej krzemionki. Wielkość cząstek i polidyspersyjność mierzono stosując technikę dynamicznego rozpraszania światła (DLS) oraz skaningową mikroskopię elektronową (SEM). Stopień powierzchniowej modyfikacji oraz jej charakter oceniano wykorzystując spektroskopię w podczerwieni. Ponadto charakteryzowano właściwości adsorpcyjne przez wyznaczenie powierzchni właściwej (BET) i makroporowatości. Technika XPS umożliwiła wyznaczenie ilościowe obecnego modyfikatora na powierzchni krzemionki. Zmiany ładunku powierzchniowego badano wyznaczając dla poszczególnych krzemionek punkt izoelektryczny przez bezpośredni pomiar ruchliwości elektroforetycznej, a pośrednio przez wyliczenie potencjału zeta. Modyfikacja SiO2 formowanej w środowisku emulsji aminosilanem powoduje duże zmiany charakteru powierzchniowego i morfologicznego. Następuje wyraźne ograniczenie grup silanolowych na powierzchni już w chwili preparatyki krzemionki, a dodatkowo zwiększenie hydrofobowości na skutek chemisorpcji aminosilanu. Uzyskano również wzrost homogeniczności cząstek i zmniejszenie wartości polidyspersyjności na skutek oddziaływań aminosilanu z powierzchnią badanej krzemionki.

Słowa kluczowe

EN

spherical silica particles; surface modification; SEM; DLS; ELS; XPS

PL

krzemionka; układ emulsyjny; polidyspersyjność; technika dynamicznego rozpraszania światła(DLS); skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM); XPS

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 36
• Strony: 243--252
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jesionowski T.

• Poznan University of Technology, Institute of Chemical Technology and Engineering Pl. M. Sklodowskiej-Curie 2, 60-965 Poznan, Poland,

Bibliografia

• BARTHEL H., 1995, Surface interactions of dimethylsiloxy group-modified fumed silica, Colloids Surf. A 101, 217.
• BERGNA H.E., 1994, The Colloid Chemistry of Silica, ACS: Advences in chemistry series 234, Washington, pp. 1-47.
• BUINING P.A., LIZ-MARZAN L.M. and PHILIPSE A.P., 1996, A simple preparation of small, smooth silica spheres in a seed alcosol for Stöber synthesis, J. Colloid Interf. Sci.179, 318.
• ESQUENA J., PONS R., AZEMAR N., CAELLES J. and SOLANS C., 1997, Preparation of monodisperse silica particles in emulsion media, Colloids Surf. A 123-124, 575.
• FARAMAWY S., EL-FADLY A.M. and EL-NAGGAR A.Y., YOUSSEF A.M., 1997, Surface-modified silica gels as solid stationary phases in gas chromatography, Surf. Coat. Technol. 90, 53.
• GAN L.M., ZHANG K. and CHEW C.H., 1996, Preparation of silica nanoparticles from sodium orthosilicate in inverse microemulsion, Colloids Surf. A 110, 199.
• GOWORKEK J., NIERADKA A. and DĄBROWSKI A., 1997, Adsorption from ternary liquid mixtures on silica gel of different mesoporosity, Fluid Phase Equalibria 136, 333.
• ILER R.K., 1979, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons, New York, pp. 622-714.
• JESIONOWSKI T. and KRYSZTAFKIEWICZ A., 2000, Comparison of the techniques used to modify amorphous hydrated silicas, J. Non-Crystalline Solids 277, 45.
• JESIONOWSKI T. and KRYSZTAFKIEWICZ A., 2001, Influence of silane coupling agents on surface properties of precipitated silica, Appl. Surf. Sci. 172, 18.
• JESIONOWSKI T., 2001, Preparation of colloidal silica from sodium metasilicate solution and sulphuric acid in emulsion medium, Colloids Surf. A 190, 153.
• JESIONOWSKI T., 2001, Preparation of silica particles in emulsion systems, J. Dispersion Sci. Technol. 22, 363.
• KOSMULSKI M., ERIKSSON P., BRANCEWICZ CH. and ROSENHOLM J.B., 2000, Zeta potential of monodispersed, spherical silica particles mixed solvent as a function of cesium chloride concentration, Colloids Surf. A 162, 37.
• LEGRAND A.P., 1998, The Surface Properties of Silicas, John Wiley & Sons, New York, pp. 313-361.
• SPANGE S., REUTER A., PRAUSE S. and BELLMANN C., 2000, Electrokinetic and solvatochromic studies of functionalized silica particles, J.Adhesion Sci. Technol. 14, 399.
• SUHARA T., KANEMARU T., FUKUI H. and YAMAGUCHI M., 1995, Fine silica powder modified with quartenary ammonium groups: rectivity and characteristics, Colloids Surf. A 95, 1.
• VAN DER VOORT P. and VANSANT E.F., 1996, Silylation of the silica surface a review, J. Liq. Rel. Technol. 19, 2723.