Золь-гель синтез нанокомпозитов с использованием аэросилов, модифицированных оксидами хрома, ванадия и фосфора

Abstract

Разработан новый вариант золь-гель синтеза функциональных материалов на основе коллоидных форм кремнезема с использованием в качестве оптически активных частиц наноразмерных оксидов ванадия, фосфора и хрома, нанесенных на пирогенные кремнеземы. Изучены реологические свойства и условия формирования многокомпонентных коллоидных систем, содержащих модифицированные аэросилы (P2О5/V2О5/SiO2, P2О5/V2О5/Cr2О3/SiO2), определена их пригодность в качестве легирующих компонентов для золь-гель синтеза функциональных материалов. С помощью ИК-спектроскопии изучены особенности формирования объемных материалов, содержащих модифицированные аэросилы. Установлена зависимость свойств материалов от условий синтеза, состава. Экспериментально обоснованы представления о механизме дегидратации и дегидроксилировании стеклообразных материалов с использованием фосфорсодержащих аэросилов, что позволило разработать методику получения стекломатериалов с пониженным содержанием гидроксид-ионов. Установлено, что введение в состав силикатной матрицы наночастиц оксидов фосфора и ванадия приводит к сдвигу полосы люминесценции хрома (550–700 нм) в диапазон 450–600 нм.

The new variant of sol-gel synthesis of functional materials based on colloidal forms of silica using the nanosized chromium, vanadium and phosphorous oxides deposited as active particles on pyrogenic silica has been developed. Rheological parameters and the conditions of formation of multicomponent colloidal systems including modified aerosils (P2O5/V2O5/SiO2, P2O5/V2O5/Cr2O3/ SiO2) have been studied. Their applicability as dopants for sol-gel synthesis of functional materials has been defined. Specific features of forming composite materials with modified aerosils have been investigated with IR spectroscopy. The correlation between the properties of the materials and the conditions of their synthesis and their composition has been established. The notion of the mechanism of dehydration and dehydroxylation of the glassy materials with P-modified aerosils have been experimentally rationalized. That has allowed to develop the method of fabricating glass materials with reduced content of hydroxide ions. It has been established that the introduction of nanosized vanadium and phosphorus oxides into the structure of silica matrix leads to the shift of luminescent maximum of chromium (550-700 nm) to the region of 450-600 nm.