Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ
Спектрофотометрическим методом c использованием катионного красителя родамина 6Ж (Р6Ж) изучены сорбционные характериcтики композитных пленок на основе оксида кремния и органических полимеров — полистиролсульфокислоты (ПССК), поливинилсульфокислоты (ПВСК) или нафиона, полученных по золь–гель технолог...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | Украинский химический журнал |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185686 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ / О.Ю. Наджафова, М.В. Дроздова, И.В. Чурилова // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 4. — С. 100-104. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-185686 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1856862022-10-05T01:26:41Z Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ Наджафова, О.Ю. Дроздова, М.В. Чурилова, И.В. Неорганическая и физическая химия Спектрофотометрическим методом c использованием катионного красителя родамина 6Ж (Р6Ж) изучены сорбционные характериcтики композитных пленок на основе оксида кремния и органических полимеров — полистиролсульфокислоты (ПССК), поливинилсульфокислоты (ПВСК) или нафиона, полученных по золь–гель технологии в присутствии катионного (цетилтриметиламмоний бромида) или неионогенных (Triton X-100 или Tween 20) поверхностно-активных веществ в качестве темплатов. Наилучшими сорбционными характеристиками по Р6Ж обладает пленка, содержащая ПВСК, полученная в присутствии 0,025-0.035 моль/л Tween 20. Максимальная емкость такой пленки по монослою Р6Ж составляет (1.1 ± 0.2) мкмоль/г. Спектрофотометричним методом з використанням катіонного барвника родаміну 6Ж (Р6Ж) вивчено сорбційні характеристики композитних плівок на основі оксиду силіцію і органічних полімерів — полістиролсульфокислоти (ПССК), полівінілсульфокислоти (ПВСК) або нафіону, отримані за золь–гель технологією в присутності катіонної (цетилтриметиламонію броміду) чи нейоногенних (Triton X-100 або Tween 20) поверхнево-активних речовин в якості темплатів. Найкращі сорбційні характеристики по Р6Ж має плівка, яка містить ПВСК та одержана у присутності 0.025—0.035 моль/л Tween 20. Максимальна ємність такої плівки по моношару Р6Ж складає (1.1 ± 0.2) мкмоль/г. Sorption characteristics of the composite films based on silica and organic polymer — poly(styrenesulfonic acid) (PSSA), poly(vinylsulfonic acid) (PVSA) or nafion obtained by sol–gel technology in the presence of cationic surfactant (cetyltrimethylammomium bromide) or nonionic surfactants (Triton X-100 or Tween 20) as template were investigated spectrophotometrically using sorption of cationic dye Rhodamine 6G (R6G). The best sorption characteristics towards R6G possessed the film which contained PVSA and was synthesized in the presence of 0.025—0.035 mol/l Tween 20. Maximum sorption capacity of the monolayer of R6G onto the surface of such composite film was 1.1 ± 0.2 mol/g. 2007 Article Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ / О.Ю. Наджафова, М.В. Дроздова, И.В. Чурилова // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 4. — С. 100-104. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185686 543.544:543.541.183 ru Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Наджафова, О.Ю. Дроздова, М.В. Чурилова, И.В. Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ Украинский химический журнал |
| description |
Спектрофотометрическим методом c использованием катионного красителя родамина 6Ж (Р6Ж) изучены сорбционные характериcтики композитных пленок на основе оксида кремния и органических полимеров — полистиролсульфокислоты (ПССК), поливинилсульфокислоты (ПВСК) или нафиона, полученных по золь–гель технологии в присутствии катионного (цетилтриметиламмоний бромида) или неионогенных (Triton X-100 или Tween 20) поверхностно-активных веществ в качестве темплатов. Наилучшими сорбционными характеристиками по Р6Ж обладает пленка, содержащая ПВСК, полученная в присутствии 0,025-0.035 моль/л Tween 20. Максимальная емкость такой пленки по монослою Р6Ж составляет (1.1 ± 0.2) мкмоль/г. |
| format |
Article |
| author |
Наджафова, О.Ю. Дроздова, М.В. Чурилова, И.В. |
| author_facet |
Наджафова, О.Ю. Дроздова, М.В. Чурилова, И.В. |
| author_sort |
Наджафова, О.Ю. |
| title |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| title_short |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| title_full |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| title_fullStr |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| title_full_unstemmed |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| title_sort |
сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185686 |
| citation_txt |
Сорбционные свойства композитных пленок на основе оксида кремния, синтезированных в присутствии поверхностно-активных веществ / О.Ю. Наджафова, М.В. Дроздова, И.В. Чурилова // Украинский химический журнал. — 2007. — Т. 73, № 4. — С. 100-104. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT nadžafovaoû sorbcionnyesvojstvakompozitnyhplenoknaosnoveoksidakremniâsintezirovannyhvprisutstviipoverhnostnoaktivnyhveŝestv AT drozdovamv sorbcionnyesvojstvakompozitnyhplenoknaosnoveoksidakremniâsintezirovannyhvprisutstviipoverhnostnoaktivnyhveŝestv AT čurilovaiv sorbcionnyesvojstvakompozitnyhplenoknaosnoveoksidakremniâsintezirovannyhvprisutstviipoverhnostnoaktivnyhveŝestv |
| first_indexed |
2025-07-16T06:28:35Z |
| last_indexed |
2025-07-16T06:28:35Z |
| _version_ |
1837783911948615680 |
| fulltext |
УДК :543.544:543.541.183
О.Ю. Наджафова, М.В. Дроздова, И.В. Чурилова
СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТНЫХ ПЛЕНОК
НА ОСНОВЕ ОКСИДА КРЕМНИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ В ПРИСУТСТВИИ
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
Спектрофотометрическим методом c использованием катионного красителя родамина 6Ж (Р6Ж ) изучены
сорбционные характериcтики композитных пленок на основе оксида кремния и органических полимеров —
полистиролсульфокислоты (ПССК), поливинилсульфокислоты (ПВСК) или нафиона, полученных по золь–гель
технологии в присутствии катионного (цетилтриметиламмоний бромида) или неионогенных (Triton X-100
или Tween 20) поверхностно-активных веществ в качестве темплатов. Наилучшими сорбционными харак-
теристиками по Р6Ж обладает пленка, содержащая ПВСК , полученная в присутствии 0,025-0.035 моль/л Tween
20. Максимальная емкость такой пленки по монослою Р6Ж составляет (1.1 ± 0.2) мкмоль/г.
Низкотемпературная золь–гель технология яв-
ляется перспективным методом получения моди-
фицированных сорбентов на основе оксида крем-
ния с целью их дальнейшего применения в ана-
литической практике [1—4]. В последнее время
синтез сорбентов осуществляют в присутствии спе-
циально введенных целевых молекул-темплатов,
что приводит к получению бo
.
лее химически и ме-
ханически стабильного конечного продукта с
упорядоченной структурой и бo
.
льшим объемом
пор. Наиболее распространенными молекулами-
темплатами могут быть катионные и неионоген-
ные поверхностно-активные вещества (кПАВ и
нПАВ) при их содержании на уровне ККМ в рас-
творе золя оксида силиция [5, 6]. Удаление ПАВ
из конечного продукта позволяет получить сорбен-
ты с размерами пор, коррелирующими с разме-
рами мицелл-темплатов, что дает возможность по-
лучать сорбенты с заданными химико-аналитиче-
скими характеристиками [6]. Наиболее широко
среди катионных поверхностно-активных веществ
в настоящее время используются бромид цетил-
триметиламмония (ЦТАБ), додецилтриметилам-
моний хлорид (ДТАХ) и хлорид цетилпиридиния
(ЦПХ) [1, 7—11]. Для получения оксида силиция,
модифицированного органическими молекулами,
перспективно также применение нПАВ, посколь-
ку после завершения синтеза темплат нПАВ легче
удалить вымыванием органическими раствори-
телями, тогда как для удаления кПАВ в большин-
стве случаев применяют выжигание, что мало при-
емлемо для сорбентов, модифицированных тер-
мически нестабильными соединениями — белка-
ми, органическими полимерами и т.д. [12]. Среди
нПАВ наиболее часто используют Pluronic P123,
а также молекулы полиоксиэтилированных эфи-
ров алкилфенолов, в частности, Triton X-100 13, 14,
имеющих линейную структуру. Более перспекти-
вными в использовании могут быть ПАВ семей-
ства Tween, которые менее токсичны, чем Triton
X-100 и имеют более разветвленную структуру мо-
лекул, что в свою очередь приводит к образова-
нию мицелл большего размера, а, следовательно,
и большей пористости сорбента. Ранее в работах
детально исследовалось влияние ПАВ, в частнос-
ти ЦТАБ и Triton X-100, на структуру и порис-
тость ксерогелей, а также пленочных покрытий
и была отмечена перспективность их применения
в полупроводниковой технике и в качестве нано-
композитных каталитических слоев [6, 13, 15]. Воз-
можности дальнейшего применения синтезиро-
ванных таким образом сорбентов в аналитической
практике, в частности, в качестве чувствительных
элементов оптических сенсоров в литературе изу-
чались недостаточно.
Золь–гель технология позволяет получать по-
крытия в виде пленок c требуемыми электричес-
кими, оптическими, химическими и другими свой-
ствами. Введение в пленку органических полиме-
ров, имеющих в своем составе ионообменные груп-
пы, дает возможность получать композитные пок-
рытия с ионообменными свойствами. Это позволя-
ет модифицировать поверхность пленки органиче-
скими аналитическими реагентами противополо-
жного заряда для дальнейшего использования в
анализе как активных покрытий различных типов
электрохимических и оптических сенсоров [4, 14].
В качестве модификаторов-катионообменников
перспективно использование органических поли-
электролитов (ПЭ) — поливинилсульфокислоты
(ПВСК), полистиролсульфокислоты (ПССК) и на-
фиона [16—18]. Для исследования катионообмен-
ных свойств упомянутых композитных покрытий
в качестве спектрофотометрической метки могут
быть использованы основные красители, а имен-
но родамин 6Ж (Р6Ж), применяемый в фотомет-
© О.Ю . Наджафова, М .В. Дроздова, И .В. Чурилова , 2007
100 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 4
рическом и люминeсцентном методах анализа, в
частности для определения иодатов [19]. Благода-
ря особенностям структуры молекулы Р6Ж в мень-
шей степени сорбируются поверхностью немоди-
фицированного оксида кремния по сравнению с
другими основными красителями, такими как
кристаллический фиолетовый, фуксин, родамин С.
Полученные композитные покрытия после сорб-
ции упомянутого выше красителя Р6Ж в дальней-
шем могут быть использованы также для твердо-
фазно-спектрофотометрического определения ио-
датов в растворах.
Цель данной работы — исследование влия-
ния природы и концентрации ПАВ на сорбцион-
ные свойства композитных покрытий на основе
оксида кремния и органического катионообменни-
ка, синтезированных по золь–гель технологии, на
примере сорбции красителя Р6Ж . В качестве ка-
тионообменников были исследованы ПВСК ,
ПССК и нафион; как кПАВ использовали раство-
ры ЦТАБ, как нПАВ — Triton X-100, Tween 20
и Tween 80.
В работе использовали бидистиллированную
воду, тетраэтоксисилан (ТЭОС) фирмы Aldrich;
4%-й раствор ПВСК , 7,5%-й раствор ПССК, 5%-й
раствор нафиона, Triton X-100, ЦТАБ фирмы
Sigma, Tween 20, Tween 80 фирмы Merk; 1⋅10–3
моль/л раствор красителя Р6Ж (х.ч.); стекла по-
кровные для микроскопов 24x24 мм.
Спектры поглощения и пропускания раство-
ров и композитных покрытий измеряли с помо-
щью спектрофотометра СФ-46, оптическую плот-
ность — фотоэлектроколориметром КФК-2МП,
рН растворов — на иономере И-130.
Золь–гель синтез проводили согласно работе
[20], используя кислотный гидролиз ТЭОС в от-
сутствие и в присутствии ПАВ, которые вводили
на начальной стадии золеобразования в концен-
трации от 1⋅10–3 до 5⋅10–2 моль/л. После получе-
ния гомогенных растворов золи объемом 10 мкл
наносили на стекла с помощью микропипетки с
дозатором. Стекла сушили на воздухе в течение
суток. На поверхности образовывались прозрач-
ные пленки — полученные без ПАВ (СГ), в при-
сутствии Triton X-100 (СГ1), Tween 20 (СГ2) или
ЦТАБ (СГ3). Для синтеза аналогичных пленок,
модифицированных ПЭ, исходные золи смешива-
ли с водными растворами соответствующих орга-
нических полимеров различной концентрации в
соотношении золь : раствор катионообменника =
1:1 (об.) и далее поступали, как описано выше.
Толщину полученных покрытий определяли ме-
тодом оптической интерференции по спектрам про-
пускания пленок в диапазоне 900—1100 нм [21].
Емкость композитных пленок определяли по
сорбции протонов методом потенциометрическо-
го титрования, как описано в работе [14].
Стекла с нанесенными пленками предварите-
льно вымачивали в 10 мл смеси С2Н5ОН:Н2О (7:3)
по методике [12] для удаления темплата ПАВ и
несвязавшегося ПЭ.
Для оценки сорбции Р6Ж полученными плен-
ками в стакан емкостью 50 мл помещали 15 мл
раствора красителя соответствующей концентра-
ции, опускали в него стекло с нанесенной пленкой
на 5—30 мин. Затем стекло вынимали, промывали
бидистиллированной водой и измеряли его опти-
ческую плотность при 540 нм. В качестве сравне-
ния использовали стекло, полученное в аналогич-
ных условиях, но не контактировавшее с раство-
ром красителя.
Все синтезированные пленки прочно удержи-
вались на поверхности стекол, не разрушались при
контакте с водными растворами изученных неор-
ганических и органических ионов, а также были
прозрачны в видимой области спектра, что дава-
ло возможность непосредственно измерять их
оптическую плотность. Толщина пленок, получен-
ных в отсутствие и присутствии полиэлектролитов
составляла (15 ± 3) мкм.
Поскольку пленка в своем составе содержит
катионообменник, были изучены ионобменные свой-
ства полученного композитного покрытия на при-
мере сорбции Р6Ж .
На рис. 1 показаны спектры поглощения вод-
ного раствора Р6Ж в отсутствие и в присутствии
Рис. 1. Спектры поглощения водного раствора Р6Ж в
отсутствие (1) и в присутствии (2) ПВСК, а также ком-
позитных покрытий СГ2-ПВСК (3) и СГ2 (4) после
контакта с раствором красителя. Концентрация, моль/л:
Р6Ж — 1⋅10–5 (1), 5⋅10–6 (2), 1⋅10–4 (3,4); содержание
ПВСК в водном растворе и в исходном золе — 2 % об.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 4 101
ПВСК (кривые 1,2) и пленок СГ2 и СГ2-ПВСК
после их контакта с раствором красителя (кривые
3,4). Видно, что краситель активно сорбируется пле-
нкой СГ2-ПВСК и в меньшей степени СГ2, не со-
держащей ПЭ. Максимумы спектров поглощения
пленок после их контакта с Р6Ж (кривые 3,4) сдви-
нуты в более длинноволновую область по сравне-
нию со спектрами водных растворов красителя
(кривые 1,2). На поверхности СГ2-ПВСК после кон-
такта с Р6Ж наблюдается некоторое уширение спе-
ктра и исчезновениe плеча при 490 нм, наличие ко-
торого в спектре поглощения красителя в раство-
ре и на поверхности СГ2 может свидетельствовать
об образовании димеров Р6Ж при изученных кон-
центрациях [22].
Было исследовано влияние природы полимер-
ного катионообменника-модификатора на сорбци-
онные характеристики композитных пленок, на-
несенных на поверхность стекла. Сравнение кине-
тики сорбции Р6Ж пленками СГ2, содержащими
ПВСК , ПССК или нафион, показало, что опти-
мальным модификатором является ПВСК , так
как оптическая плотность пленок, содержащих
этот ПЭ, после контакта с Р6Ж имела наибольшее
значение. При увеличении содержания ПВСК в
золе оксида кремния сорбция Р6Ж на поверхности
полученной пленки возрастала. Оптимальная кон-
центрация ПВСК в исходном золе составляла 2 %.
При более высоком содержании модификатора по-
нижалась устойчивость и повышалась мутность
пленок, что делало их малопригодными в работе.
Полученные данные позволяют сделать вы-
вод о существенном вкладе отрицательно заряжен-
ных групп органического катионообменника в ме-
ханизм адсорбции основного красителя.
Природа и количество ПАВ, введенных в золь
оксида кремния, должны существенно влиять на
сорбционные свойства пленок. Кинетические кри-
вые сорбции Р6Ж поверхностью композитных
пленок СГ-ПВСК, синтезированных в отсутствие
и в присутствии различных типов ПАВ (рис. 2),
свидетельствуют, что применение в качестве тем-
плата нПАВ Tween 20 (кривая 1) позволяет полу-
чить пленки с наилучшими сорбционными харак-
теристиками. Для нПАВ Tween 80, отличающим-
ся по структуре от Tween 20 лишь наличием двой-
ной связи в углеводородной цепи бокового ради-
кала, наблюдались аналогичные результаты. В
дальнейшем работали с пленками, полученными
в присутствии Tween 20.
Для улучшения сорбционных характеристик
пленок необходимо полностью удалить ПАВ из
объема сорбента. Минимальное время вымачи-
вания пленок в смеси этанол—вода перед рабо-
той, необходимое для получения воспроизводи-
мых результатов по сорбции Р6Ж , составляло
2 ч. При вымачивании пленок в течение суток и
более наблюдается некоторое разрушение по-
верхности. В дальнейшем работали с пленками,
предварительно вымоченными 2 ч в водно-спир-
товом растворе.
Кинетика сорбции Р6Ж поверхностью СГ2-
ПВСК до и после ее обработки водно-спиртовым
раствором заметно отличается (рис. 3, кривые 1
и 2). После обработки наблюдается некоторое уме-
ньшение количества адсорбированного красите-
Рис. 2. Зависимость оптической плотности пленок СГ2-
ПВСК (1), СГ1-ПВСК (2), СГ3-ПВСК (3) и СГ-ПВСК
(4) от времени контакта с Р6Ж . Исходные золи содер-
жали, моль/л: Tween 20 — 3.5⋅10–2, Triton X-100 —
2.7⋅10–2, ЦТАБ — 5⋅10–2; содержание ПВСК в золях —
2 % об. Концентрация Р6Ж 1⋅10–4 моль/л; в качестве
сравнения применялись пленки, полученные в присут-
ствии соответствующих ПАВ, но не содержащие ПЭ.
Рис. 3. Зависимость оптической плотности пленок СГ2-
ПВСК (1,2) и СГ-2 (3,4) от времени контакта с Р6Ж .
Пленки без предварительной обработки (1,3) и после
обработки смесью этанол—вода (2,4). Концентрации:
Р6Ж — 1⋅10–4 моль/л, исходный золь содержал: Tween
20 — 0.035 моль/л, ПВСК 2 % об.
102 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 4
ля пленкой СГ2-ПВСК , в то же время существен-
но сокращается период установления сорбцион-
ного равновесия. Для пленки СГ2 после обработ-
ки водно-спиртовым раствором время установле-
ния сорбционного равновесия изменяется незна-
чительно, а количество адсорбированного Р6Ж
уменьшается (рис. 3, кривые 3,4). Разрушения по-
верхности пленок при этом не наблюдается. По-
лученные данные могут свидетельствовать о том,
что при контакте пленки с водно-спиртовым рас-
твором происходит вымывание несвязавшихся
с полимерной матрицей неполностью прогидро-
лизовавших мономеров ТЭОС, а также молекул
ПВСК , что приводит к уменьшению количества
адсорбированного красителя, в то же время про-
исходит вымывание молекул Tween 20, что облег-
чает доступ молекул красителя в первую очередь
к адсорбционным центрам СГ2-ПВСК и приводит
к сокращению времени установления сорбцион-
ного равновесия. Аналогичный эффект был ранее
отмечен нами для порошка СГ1-ПССК, синтези-
рованного в присутствии Triton Х-100, на приме-
ре адсорбции азота [23].
Для выбора оптимальной концентрации Tween
20 в исходном золе была исследована кинетика
сорбции Р6Ж пленками СГ2-ПВСК , полученны-
ми из золей оксида силиция с различным содержа-
нием этого нПАВ. Было отмечено, что при увели-
чении концентрации Tween 20 от 1⋅10–3 до 0.025
моль/л в исходном золе сорбция Р6Ж возрастает
и выходит на постоянное значение при содержа-
нии Tween 20 в диапазоне 0.025—0.05 моль/л. При
бo
.
льших содержаниях нПАВ в золе синтезирован-
ные пленки малостойкие. Такое влияние концен-
трации Tween 20 на сорбционные свойства компо-
зитных пленок, очевидно, связано с изменением фор-
мы мицелл нПАВ, и, следовательно, структуры по-
лучаемой пленки, что описывалось ранее для по-
рошков оксида силиция, синтезированных в при-
сутствии ЦТАБ [6]. Время установления сорб-
ционного равновесия по Р6Ж составляет 10 мин
для пленок, полученных при содержании Tween
20 в диапазоне 1⋅10–3—0.035 моль/л в исходном зо-
ле; при увеличении содержания нПАВ до 0.05
моль/л время установления равновесия увеличи-
вается до 20 мин. Это может быть результатом не-
полного удаления нПАВ при его высоких концен-
трациях из пленки во время промывании водно-
спиртовой смесью, а также изменения структуры
композитной пленки. Для работы использова-
ли пленки, полученные при концентрации Tween
20 в золе 0.035 моль.
Изотермы сорбции Р6Ж на поверхности СГ2
и СГ2-ПВСК представлены на рис. 4. По виду изо-
терм можно сделать вывод, что на поверхности
пленок вначале сорбируется монослой Р6Ж , за-
тем происходит сорбция полислоев красителя.
Емкость по монослою Р6Ж составляет: для СГ2-
ПВСК — (1.1 ± 0.2)⋅10–6 моль/г, для СГ2 — (2.0 ±
0.1)⋅10–7 моль/г. Емкость композитных покрытий
по протонам, измеренная методом потенциомет-
рического титрования, для СГ2-ПВСК — (3.4 ±
0.2)⋅10–5 моль/г, для пленки СГ2 — (0.9 ± 0.2)⋅10–5
моль/г. Как видно из приведенных данных, ем-
кость по красителю Р6Ж в 25 раз меньше, чем по
протонам, что, очевидно, связано с более крупны-
ми размерами молекулы Р6Ж. Емкость СГ2-ПВСК
как по протонам, так и по Р6Ж в 4—5 раз выше,
чем для СГ2, что еще раз подтверждает сущест-
венный вклад отрицательно заряженных групп
ПВСК в механизм адсорбции изученного краси-
теля композитной пленкой.
Таким образом, электростатическое взаимо-
действие играет существенную роль в механизме
сорбции Р6Ж поверхностью композитных пленок
на основе оксида кремния и органического катио-
нообменника, полученных по золь-гель техноло-
гии. Среди изученных ПЭ оптимальным моди-
фикатором была выбрана ПВСК. Композитные
пленки на основе оксида кремния и ПВСК, полу-
ченные в присутствии нПАВ Tween 20 в качестве
темплата, обладают лучшими сорбционными ха-
рактеристиками, чем аналогичные покрытия, син-
тезированные в отсутствие ПАВ, в присутствии
Triton X-100 или ЦТАБ.
Концентрация Tween 20 в исходном золе, а
также предварительная обработка композитной
Рис. 4. Изотермы сорбции Р6Ж на поверхности СГ2-
ПВСК (1) или СГ2 (2). Масса пленки на поверхности
стекла — (31.4 ± 0.2) мг, объем водной фазы 10 мл.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т . 73, № 4 103
пленки водно-спиртовым раствором существенно
влияют на ее сорбционные свойства, что имеет важ-
ное значение для синтеза композитных пленок с
заданными химико-аналитическими характери-
стиками и дальнейшего их применения в качестве
селективных покрытий химических сенсоров.
РЕЗЮМЕ. Спектрофотометричним методом з ви-
користанням катіонного барвника родаміну 6Ж (Р6Ж )
вивчено сорбційні характеристики композитних плівок
на основі оксиду силіцію і органічних полімерів —
полістиролсульфокислоти (ПССК), полівінілсульфоки-
слоти (ПВСК) або нафіону, отримані за золь–гель техно-
логією в присутності катіонної (цетилтриметиламонію
броміду) чи нейоногенних (Triton X-100 або Tween 20)
поверхнево-активних речовин в якості темплатів. Най-
кращі сорбційні характеристики по Р6Ж має плівка,
яка містить ПВСК та одержана у присутності 0.025—
0.035 моль/л Tween 20. Максимальна ємність такої плі-
вки по моношару Р6Ж складає (1.1 ± 0.2) мкмоль/г.
SUMMARY. Sorption characteristics of the compo-
site films based on silica and organic polymer — poly(sty-
renesulfonic acid) (PSSA), poly(vinylsulfonic acid) (PVSA)
or nafion obtained by sol–gel technology in the presence
of cationic surfactant (cetyltrimethylammomium bromi-
de) or nonionic surfactants (Triton X-100 or Tween 20)
as template were investigated spectrophotometrically using
sorption of cationic dye Rhodamine 6G (R6G). The best
sorption characteristics towards R6G possessed the film
which contained PVSA and was synthesized in the presence
of 0.025—0.035 mol/l Tween 20. Maximum sorption capa-
city of the monolayer of R6G onto the surface of such
composite film was 1.1 ± 0.2 mol/g.
1. Моросанова Е.И., Азарова Ж.М ., Золотов Ю.А . //
Журн. аналит. химии. -2002. -57, № 7. -С. 499—503.
2. Моросанова Е.И., Великородный А .А ., Золотов
Ю.А ., Скорняков В.И . // Там же. -2000. -55, № 12.
-С. 1265—1270.
3. Lev O., Tsionssky M ., R abinovich L. et. al. // Anal.
Chem. -1995. -67. -P. 22A—30A.
4. Collinson M . // Critical Rev. in Analyt. Chem. -1999.
-29, № 4. -P. 289—311.
5. M atsuyama I., Susa K., Satoh S ., Suganuma T. //
Amer. Ceram. Soc. Bull. -1984. -63. -P. 1408—1411.
6. Raman N.K., A nderson M .T., Brinker C.J. // Chem.
Mater. -1996. -8. -P. 1682—1701.
7. Z hang J.-L ., L i W ., M eng X.-K. et al. // J. Membrane
Science. -2003. -222. -P. 219—224.
8. Nishiyama N., Saputra H., Park D.-H. et al. // Ibid.
-2003. -218. -P. 165—171.
9. Connolly J., S ingh M ., Buckley C.E. // Phisica B:
Condensed Matter. -2004. -350. -P. 224—226.
10. Li G.-J., Kawi S . // Talanta. -1998. -45. -P. 759—766.
11. Z hong Sh.-H., Li Ch.-L., Li Q., Xiao X.-F. // Separation
and Purification Technology. -2003. -32. -Р. 17—22.
12. Butler T.M ., M acCraith B.D., M cDonagh C. // J.
Non-Crystalline Solids. -1998. -224. -P. 249—258.
13. Bao X ., Z hao X.S ., Li X., L i J. // Appl. Surface
Science. -2004. -237. -P. 380—386.
14. Наджафова О.Ю., Гордиенко В.В. // Укр. хим.
журн. -2004. -70, № 6. -С. 113—119.
15. Шилова О.А ., Шилов В.В. // Наносистеми, нано-
матеріали, нанотехнології. -2003. -1, № 1. -С. 9—83.
16. Gutijrrez J.A .R., Domynguez M .D.P., M acнas J.M .P.
// Anal. Chim. Acta. -2004. -524. -P. 339—346.
17. Y i Ch., Tao Y ., W ang B., Chen X . // Ibid. -2005.
-541. -P. 73—81.
18. Z oppi R.A., Nunes S .P . // Electroanalyt. Chem. -1998.
-445. -P. 39—45.
19. Liang A.-H., Jiang Z h.-L., Z hang B.-M . et al. //
Analyt. Chim. Acta. -2005. -530. -Р. 131—134.
20. Brinker C.J., Schrerer G.W . Sol–gel sciences — the
physics and chemistry of sol-gel processing. -London.:
Academ. Press, 1990.
21. Goodman A .M . // Appl. Opt. -1978. -17, № 17. -Р.
2779—2787.
22. Основы аналитической химии. Учебник для вузов
/ Под ред. Ю.А. Золотова. -2-е изд., перераб. и
доп. -М .: Высш. шк., 2002.
23. Nadzhafova O.Y u., Z aitsev V.N., Drozdova M .V. et
al. // Electrochem. Comm. -2004. -6. -P. 205—209.
Киевский национальный университет Поступила 29.12.2005
им. Тараса Шевченко
104 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2007. Т. 73, № 4
|