Университети кимё – технология факультети

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ И НАНОКОМПОЗИЦИОННЫЕ 
ПОЛИМЕР–КРЕМНЕЗЕМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
Акбаров Х.И., Каттаев Н.Т., Яркулов А.Ю., Маматов Ж.К. 
Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека 
e-mail: 
[e-mail]
 
Качественный прорыв в направлении создания новых функциональных 
материалов с управляемыми свойствами связан с развитием методов синтеза 
наноматериалов. Наиболее интересным и перспективным подходом к 
созданию функциональных наноматериалов является золь-гель технология. 
Нами показано, что при хорошо контролируемых условиях можно получить 
полимер-кремнеземные материалы с заданной структурой и свойствами. 
В ходе исследований нами проведены исследования кинетики 
образования нанокомпозиционного полиакрилонитрил (ПАН)-кремнеземного 
материала при различных условиях и способах проведения золь-гель 
процесса, а также по созданию бионанокатализатора иммобилизацией 
амилазы на нанодисперсный кремнезем и диацетат целлюлозы (ДАЦ). 
Поэтому 
является 
важным 
проведение 
термодинамических 
исследований, выявление степени совместимости таких материалов и 
нахождение способов улучшения взаиморастворимости компонентов. В 
настоящее время изучение сорбции находится на пороге нового этапа 
развития, который можно охарактеризовать как этап визуализации молекул. 
По адсорбционной теория Де Бура и Цвикера показано, что для 
механических смесей изотермы являются линейной только в области 
относительного давления 0,65, тогда как для нанокомпозиций изотермы 
линейны во всей области относительных давлений. Для системы ДАЦ-
кремнезем-вода значения функции кластерообразования Цимма-Ландберга 

---

71
переходят в положительную область при активности паров воды P
i
/P
i
0
>0,5-
0,65, что указывает на начало образования кластеров в данной области 
относительных давлений.
Для исследования изотерм и дифференциальных теплот адсорбции 
воды нанокомпозициями использована прецизионная адсорбционно-
калориметрическая установка, которая дает наиболее полную информацию о 
мольных термодинамических характеристиках системы; физической, 
химической и кристаллохимической природе поверхности адсорбента; 
механизме и термокинетике адсорбции; состоянии адсорбата в матрице 
адсорбента. Проведена корреляция между молекулярной структурой и 
термодинамическими характеристиками для установления числа, силы и 
локализации адсорбционных центров, структуры нанокомпозиционного 
материала, механизма адсорбции полярных молекул воды, природы 
межмолекулярных 
взаимодействий, 
конформации 
и 
состояния 
адсорбционных кластеров, а также изучена термокинетика адсорбции. 
Изотермы обработаны уравнениями теории объемного заполнения микропор. 
Резкий подъем изотермы указывает на то, что в нанокомпозите имеются 
гидрофильные центры адсорбции, на которых наблюдается мгновенная 
адсорбция, а также указывает на однородность имеющихся в нанокомпозите 
микропор. Время установления адсорбционного равновесия первой 
молекулы замедлена и доходит до 4,5 часов. Далее равновесие 
устанавливается за 1,5 часа.
Кривая теплоты адсорбции воды на ДАЦ-кремнеземном материале 
имеет ступенчатый вид, что указывает на наличие гидрофильных центров, 
количество которых 0,52 ммоль/г, на которых вода адсорбируется с очень 
высокой теплотой, равной 120 кДж/моль. Далее идет формирование n-
мерных (Н
2
О)
n
/Ц кластеров, где n=1–4. Кривая дифференциальной мольной 
энтропии показывает, что состояние воды на поверхности подобно льду. 
Отметим, что подвижность молекул воды во льду около -30 Дж/моль

К. За 
ноль принята энтропия жидкой воды. Мольная интегральная энтропия воды, 
адсорбированная на поверхности, равна -70,3 Дж/моль

К. Это указывает на 
то, что подвижность молекул адсорбированной воды сильно заторможена.