ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модифицирование углеродных материалов из "Химия привитых поверхностных соединений" Подобные превращения наблюдаются при нагревании в вакууме предварительно гидрированного алмаза — грань (100), имеющая структуру (1x1), приобретает структуру (2x1), и на поверхности образуются связи С=С [103]. [c.120] Понятно, что такие превращения оказывают существенное влияние на физикохимические свойства поверхности, такие как адсорбционная способность, смачиваемость и др., что свидетельствует о химическом модифицировании. [c.120] Рассмотрим конкретные результаты, полученные при модифицировании различных углеродных поверхностей. [c.120] Хотя алмаз и является непористым материалом (он представляет собой моно- или поликристаллы, обломки кристаллов, порошки различной крупности), его поверхность может быть достаточно развитой за счет высокой дисперсности (табл. 4.10). [c.120] Первые работы по химии поверхности алмаза были выполнены Боэмом и Саппо-ком [106-108]. На алмазе всегда имеется покров из функциональных групп, природа которых зависит от условий и способа его получения, выделения (обогащения) и очистки, и этот покров может быть изменен в процессах химического модифицирования [103-105]. [c.120] Следует отметить, что структура алмазной поверхности допускает участие практически всех поверхностных атомов углерода в образовании функциональных групп. Но расположение поверхностных атомов, число и направление их свободных валентностей приводит к тому, что мостиковые кислородсодержащие группы, например эфирные и ангидридные, образуются преимущественно на гранях (110) и (100). Причем на грани (100) атом углерода способен образовывать двойную связь с кислородом (=СО), тогда как в случае других граней это затруднено. [c.120] Большой цикл работ по модифицированию поверхности алмаза, исследованию условий образования и разрушения функциональных групп на алмазе выполнен школой В. Б. Алесковского, например [109-113]. Ими показано, что могут быть найдены условия химического модифицирования алмаза различными реагентами, позволяющие получать как моно-, так и полифункциональный покров поверхности. [c.120] При обработке алмазных порошков летучими галогенидами ТЮЦ, УС1б, СгС1з образуются поверхностные металлсодержащие группы, что открывает новые возможности для проведения поверхностных синтезов с целью дополнительного химического модифицирования. [c.121] Графит. Графит в отличие от алмаза способен к двум типам взаимодействия структурным (по базальным плоскостям за счет тг-электронов ароматической структуры углеродных сеток) и химическим (из-за наличия функциональных групп на призматических гранях). [c.121] Химическое модифицирование может идти либо по этим функциональным группам, либо по пути разрыва С—С связей в графитовой сетке (в результате окисления, гидрирования, озонолиза и пр.). Но во втором случае разрушается само углеродное вещество. [c.121] На поверхности графита, также как и на алмазе, обнаружены различные функциональные группы, в том числе и не встречающиеся на поверхности алмаза, а именно гидрохинонные, хиноидные, лактонные и лактидные. [c.121] Следует подчеркнуть, что углеродные материалы (алмаз, графит, угли, технический углерод) в ряде химических реакций ведут себя одинаково. И поэтому их химическое модифицирование осуществляется одними и теми же реагентами. При обработке поверхности жидкофазными окислителями (Н2О2, НСЮ4, НКОз и др.) образуются преимущественно карбоксильные группы при действии газофазных окислителей (кислород, водяной пар) — гидроксильные и карбонильные. Карбоксильные поверхностные группы реагируют с гидроксидами, образуя солеобразные комплексы, а гидроксильные — комплексы алкоголятного типа. [c.122] При действии 8Гб на поверхности образуются группы =СГ, =СР2, —СГз, т. е. идет прямое фторирование УМ. [c.122] Реакции с летучими галогенидами могут быть использованы для последующего молекулярного наслаивания углеродных слоев. При этом для повышения концентрации поверхностных протоногенных групп вводится стадия дополнительной активации поверхности в результате окислительной или какой-либо другой обработки. [c.122] Технический углерод (сажа). Технический углерод (сажа) — высокодисперсный искусственный материал различного происхождения. Частицы саж имеют сферическую форму, их размер очень различен у разного вида саж обычно у термической сажи 250-350 мкм, тогда как у специальных саж может быть 10-15 мкм (размер первичных частиц сажи 10-40 нм) соответственно и величина удельной поверхности составляет от 10 до 300 м /г. Химический состав саж углерода более 90%, кислорода до 10 %, водорода 0,3-0,8 %. [c.122] Не прошедшие какую-либо обработку сажи имеют различную стрзтстуру и разную химию поверхности в зависимости от их предыстории. На поверхности могут быть различные функциональные группы и свободные радикалы двух типов — семихинонный и карбониевый. [c.122] Химическое модифицирование поверхности саж может преследовать две цели создание более гидрофильной или более гидрофобной поверхности. Гидрофобные сажи создают путем термической обработки, при которой кислородсодержащие группы разлагаются, и кислород уходит в виде СО, СО2 и Н2О, что сопровождается увеличением степени графитизации поверхности (особенно при температуре 1300-2200 °С). Последовательные изменения стрзтстуры саж при термообработке в токе водорода описаны в (табл. 4.11) (исходная сажа представляла собой частицы аморфного углерода сферической формы). [c.122] Описанные изменения в химии поверхности саж отражаются в их адсорбционных свойствах. Графитированные сажи — одни из немногих сорбентов, которые обладают однородной адсорбирующей поверхностью и большой адсорбционной способностью по отношению к неполярным молекулам. [c.122] Вернуться к основной статье