Изучение структурных особенностей цирконогелей квантово-химическим и ИК-пектроскопическим методами

Abstract

Изучены оксигидраты циркония, синтезированные методом быстрого (5 с), медленного (5 суток) и сверхмедленного (5 мес.) гидролиза аммиаком и едким натром из водных растворов оксихлорида циркония. При медленном гидролизе ряд образцов получали с введением в реакционную среду неионогенного ПАВ. Образцы изучили методом ИК-спектрометрии. Соотнесение частот полученных максимумов проводили по литературным и расчетным данным. Для низкомолекулярных агрегатов оксигидрата циркония рассчитанных ab initio методом ZINDO/1 вычислили ПК спектры. В результате быстрого гидролиза едким натром в исследуемых образцах наблюдается максимальное количество концевых Н20-групп, межмицеллярных мостиковых связей Zr-H2O-Zr, а также связей Zr=0. Доля внутримицеллярных мостиковых оксо- и ол-связей незначительна. В цирконогелях, полученных сверхмедленным гидролизом, доля ол-связей, особенно внутримицеллярных, высока. Эти гели имеют максимальную полимерную связанность. В образцах, полученных медленным гидролизом с применением ПАВ, обнаружены максимальные доли внутримицеллярных связей Zr-H2O-Zr и Zr-ОH-Zr. Zirconium oxyhydrates have been studied, synthesized by methods of fast (5 sec), slow (5 days) and ultra-slow (5 months) hydrolysis by ammonia and sodium hydroxide in aqueous solutions of zirconium oxychloride. During slow hydrolysis a number of samples have been got with introduction of non-ionic surfactant into the reaction medium. The samples have been investigated by IR-spectrometry method.Correlation of the maximum frequencies has been carried out with the use of literary and calculation data. For low-molecular aggregates of zirconium onyhydrate, calculated ab initio according to ZINDO/1, the IR-spectra have been calculated. As the result of fast hydrolysis by sodium hydroxide the investigated samples give evidence of maximal amount of end H20-groups, intermicellar Zr-H20-Zr bridging bonds, as well as Zr=0 bonds. The percentage of intramicellar bridging oxo- and ol-bonds is insignificant. In zirconogels formed by ultra-slow hydrolysis the percentage of ol-bonds, especially intramicellar ones, is high. These gels are characterized by maximal polymer connexity. In the samples formed by slow hydrolysis with introduction of surfactant, the maximal percentages of Zr-H20-Zr and Zr-OH-Zr intramicellar bonds has been detected.