vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2018-54-3-274-280vestich-333Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYАДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТИТАНОКРЕМНИЕВООКСИДНЫХ МЕМБРАН НА КЕРАМИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕADSORPTION PROPERTIES OF TITANIA-SILICA MEMBRANES OBTAINED ON CERAMIC SUBSTRАTEКузнецоваТ. Ф.KouznetsovaT. F.

Кузнецова Татьяна Федоровна – канд. хим. наук, доцент, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск. E-mail: kouzn@igic.bas-net.by

Tatsiana F. Kuznetsova – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Senior researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk, . E-mail: kouzn@igic.bas-net.by

tatyana.fk@gmail.comИванецА. И.IvanetsA. I.

Иванец Андрей Иванович – д-р хим. наук, доцент, зам. директора по науч. работе

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Andrey I. Ivanets - Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

andreiivanets@ya.ruСавкаЮ. Д.SaukaJ. D.

Савка Юстына Дмитриевна – мл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Yustyna D. Savka – Junior researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

justyna.sauka@gmail.comИнститут общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus201814092018543274280Copyright © Кузнецова Т.Ф., Иванец А.И., Савка Ю.Д., 20182018Кузнецова Т.Ф., Иванец А.И., Савка Ю.Д.Kouznetsova T.F., Ivanets A.I., Sauka J.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/333

Титанокремниевооксидные мембраны на пористой кварцевой подложке получены путем его прямого контакта с металлосиликатным золем при различном соотношении Ti/Si в условиях осаждения коагеля и присутствия хлорида цетилпиридиния. Исследование текстурных и адсорбционных свойств мембран осуществлено с помощью низкотемпературной адсорбции–десорбции азота, включая методы DFT и t-графика. Показано, что полученные мембраны имеют мезопористую структуру с удельной поверхностью и гидравлическим диаметром пор, варьируемыми в интервалах 64–217 м2 /г и 4–11 нм соответственно. Развитая площадь поверхности сохраняется вплоть до эквимолярного соотношения Ti/Si .

Titania-silica membranes on a porous quartz substrate are prepared by its direct contact with metal silicate sol at various Ti/Si ratios in the conditions of coagel sedimentation and presence of cetylpyridinium chloride. The study of textural and adsorption properties of membranes is conducted by low-temperature nitrogen adsorption-desorption, including methods of t-plots and DFT theory. It was shown that obtained membranes have mesoporous structure with the specific surface area and pore hydraulic diameter varied in intervals of 64–217 m2 /g and 4–11 nm, respectively. Developed values of surface area remain up to molar ratio of Ti/Si = 50/50.

мембраныкерамикакоагельнизкотемпературная адсорбция–десорбция азотаудельная поверхностьмезопорыmembranesceramicscoagellow-temperature nitrogen adsorption- desorptionspecific surface areamesoporesРабота выполнена при частичной поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Х15УК/А-037).This work has been performed with the partial financial support of the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (project №Х15УК/А-037).ReferencesKaiser, K. Generation of SiO2 -membranes from alkoxysilanes on porous supports / K. Kaiser, H. Schmidt // J. NonCryst. Solids. – 1984. – Vol. 63, №1–2. – P. 261–271. https://doi.org/10.1016/0022-3093(84)90405-8Kaiser K., Schmidt H. Generation of SiO2 -membranes from alkoxysilanes on porous supports. Journal of NonCrystalline Solids, 1984, vol. 63, no 1–2, pp. 261–271. https://doi.org/10.1016/0022-3093(84)90405-8Silica membranes by the sol-gel process / A. Larbot [et al.] // J. Membr.Sci. – 1989. – Vol. 44. – P. 289–303. https://doi. org/10.1016/s0376-7388(00)83359-1Larbot A., Julbe A., Guizard C., Cot L. Silica membranes by the sol-gel process. Journal of Membrane Science, 1989, vol. 44, no 2–3 pp. 289–303. https://doi.org/10.1016/s0376-7388(00)83359-1Schmidt, H. Principles of hydrolysis and condensation reaction of alkoxysilanes / H. Schmidt, H. Scholze , A. Kaiser // J. Non-Cryst. Solids. – 1984. – Vol. 63, №1–2. – P. 1–11. https://doi.org/10.1016/0022-3093(84)90381-8Schmidt H., Scholze H., Kaiser A. Principles of hydrolysis and condensation reaction of alkoxysilanes. Journal of Non-Crystalline Solids, 1984, vol. 63, no 1–2, pp. 1–11. https://doi.org/10.1016/0022-3093(84)90381-8Мембраны и нанотехнологии / В.В. Волков [и др.] // Российские нанотехнологии. – 2008. – Т. 3, №11–12. – С. 67–99. https://doi.org/10.1134/s1995078008110025Volkov V. V., Mchedlishvili B. V., Roldugin V. I., Ivanchev S. S. Yaroslavtsev A. B. Membranes and nanotechnologies. Nanotechnologies in Russia, 2008, vol. 3, no. 11–12, pp. 656–687 (in Russian) https://doi.org/10.1134/s1995078008110025Дерягин, Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок / Б.В. Дерягин. – М.: Наука, 1986. – 204 с.Deryagin B. V. The theory of stability of colloids and thin films. Мoscow, Nauka Publ., 1986. 204 p. (in Russian).Фенелонов, В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов / В.Б. Фенелонов. 2-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. – 442 с.Fenelonov V. B. Introduction to the physical chemistry of the formation of the supramolecular structure of adsorbents and catalysts. Novosibirsk, Publishing House of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 2004, 442 p. (in Russian).Дубинин, М.М. Адсорбция и пористость / М.М. Дубинин. – М.: Наука, 1972. – 127 с.Dubinin M. M. Adsorption and porosity. Moscow, Nauka Publ., 1972. 127 p. (in Russian).Effect of quartz substrate on adsorption and texture properties of titanium-containing silica membranes / A.I. Ivanets [et al.] // Russian J. Appl. Chem. – 2013. – Vol. 86, №6. – P. 893−898 https://doi.org/10.1134/s1070427213060189Ivanets A. I., Kuznetsova T. F., Prozorovich V. G., Eremenko S. I. Effect of quartz substrate on adsorption and texture properties of titanium-containing silica membranes. Russian Journal of Applied Chemistry, 2013, vol. 86, no. 6, pp. 893−898. https://doi.org/10.1134/s1070427213060189Кузнецова, Т.Ф. Адсорбционные свойства ксерогеля, полученного из смеси алкоксидов титана и кремния / Т.Ф. Кузнецова, С.И. Еременко // Коллоид. журн. –2015. – Т. 77, №4. – С. 1–8.Kuznetsova T. F., Eremenko S. I. Adsorption properties of xerogel prepared from mixed titanium and silicon alkoxides. Colloid Journal, 2015, vol. 77, no. 4, pp. 451–457. https://doi.org/10.1134/s1061933x15040134Kuznetsova, T.F. Formation of titanosilicate precursors of an active adsorption phase / T.F. Kuznetsova, A.I. Ivanets, L.L. Katsoshvili // Russian J. of Physical Chemistry A. – 2017. – Vol. 91, №4. – P. 744–748. https://doi.org/10.1134/ s0036024417040136Kuznetsova T. F., Ivanets A. I., Katsoshvili L. L. Formation of titanosilicate precursors of an active adsorption phase. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2017, vol. 91, no. 4, pp. 744–748. https://doi.org/10.1134/s0036024417040136Sol-gel route to synthesize titania-silica nano precursors for photoactive particulates and coatings / V.S. Smitha [et al.] // J. of Sol-Gel Science Technology. – 2010. – Vol. 54. – P. 203–211.Smitha, V. S., Manjumol, K. A., Baiju K. V. et al. Sol-gel route to synthesize titania-silica nano precursors for photoactive particulates and coatings. Journal of Sol-Gel Science Technology, 2010, vol. 54, pp. 203–211.Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. – М.: Мир, 1984. – 306 с.Greg S., Sing K. Adsorption, Specific Surface, Porosity. 2nd ed. Academic Press, 1982. 304 p.Ролдугин, В.И. Физикохимия поверхности / В.И. Ролдугин. – Долгопрудный : Интеллект, 2000. – 216 с.Roldugin, V. I. Physicochemistry of Surfaces. Dolgoprudny, Publishing house Intellect, 2000. 216 p. (in Russian).Kiselev, A.V. Adsorption properties of hydrophobic surfaces / A.V. Kiselev // J. Colloid Interface Sci. – 1968. – Vol. 28, №3. – P. 430–442. https://doi.org/10.1016/0021-9797(68)90074-xKiselev A.V. Adsorption properties of hydrophobic surfaces. Journal of Colloid Interface Science, 1968, vol. 28, no. 3–4, pp. 430–442. https://doi.org/10.1016/0021-9797(68)90074-xHarkins, W.D. An Adsorption Method for the Determination of the Area of a Solid without the Assumption of a Molecular Area, and the Area Occupied by Nitrogen Molecules on the Surfaces of Solids / W.D. Harkins, G. Jura // J. of Chemical Physics. – 1943. – Vol. 11. – P. 431. https://doi.org/10.1063/1.1723871Harkins W. D., Jura G. An Adsorption Method for the Determination of the Area of a Solid without the Assumption of a Molecular Area, and the Area Occupied by Nitrogen Molecules on the Surfaces of Solids. Journal of Chemical Physics, 1943, vol. 11, no 9, pp. 431–432. https://doi.org/10.1063/1.1723871Cranston, R. The Determination of Pore Structures from Nitrogen Adsorption Isotherms / R. Cranston, F. Inkley // Advances in Catalysis. – 1957. – Vol. 9. – P. 143–154. https://doi.org/10.1016/s0360-0564(08)60163-7Cranston R., Inkley F. The Determination of Pore Structures from Nitrogen Adsorption Isotherms. Advances in Catalysis, 1957, vol. 9, pp. 143–154. https://doi.org/10.1016/s0360-0564(08)60163-7

The authors declare that there are no conflicts of interest present.