Зайцев в. Н. Комплексообразующие кремнеземы

2.14.4 Спектроскопические характеристики КХМК 
Применение современных методов исследования позволило полу-
чить достаточно полную информацию о составе и строении химически 
модифицированных кремнеземов. Основными спектроскопическими ме-
тодами изучения КХМК являются Фурье ИК, ЯМР спектроскопия, фото-
электронная спектроскопия. 
Фотоэлектронная спектроскопия дает возможность судить о количе-
ственном составе КХМК, геометрии привитых групп, их топографии и 
энергии. Так, анализ величины энергии 1s уровня атома азота позволяет 
определить характер взаимодействия силанольных групп поверхности с 
функциональной группой закрепленного аминосилана, а концентрация 
закрепленных групп может быть рассчитана путем интегрирования ин-
тенсивности пиков C(1s), Si(2p) и O(1s) [258]. Более того, из анализа уг-
ловой зависимости интенсивности фотоэлектронного спектра в области 
N(1s) энергии можно определить характер распределения групп на по-
верхности [259]. Этим методом получено прямое доказательство суще-
N
CH
2
CH
2
NH
CH
2
CH
2
(2.31) 
O
Si
O
O
Si
O
Si
O
O
O
H
C
H
2
H
C
H
2
CH
2
NH

---

 105 
ствования двух типов аминогрупп на поверхности аминопропилкремне-
зема в вакууме [39]. 
Применение спектроскопии ЯМР, в основном, сконцентрировано на 
исследовании резонанса на ядрах 
29 
Si и 
13
С. Однако несколько последних 
работ посвящено также изучению спектров ЯМР химически модифициро-
ванных кремнеземов на ядрах 
2
Н и 
15
N [260–263], 
31
P [264]. Обнаружена 
линейной зависимости химического сдвига ядра кремния от величины за-
ряда на нем [265]. С увеличением длины спейсора наблюдается резкое 
ослабление влияния природы функциональных групп привитого лиганда 
на спектроскопические свойства атома кремния. Это ограничивает при-
менение данного вида спектроскопии исследованиями химически моди-
фицированных кремнеземов, в которых функциональная группа связана с 
атомом кремния либо непосредственно, либо через один промежуточный 
атом [80, 266–267]. Поэтому 
29
Si ЯМР находит применение, в основном, 
при установлении химизма взаимодействия силанов с поверхностью 
кремнезема [79,80]. 
Более информативна, хотя менее чувствительна спектроскопия ЯМР 
на ядрах 
13
С [200,209,268]. Узкие сигналы и широкий спектр химических 
сдвигов позволяют идентифицировать сигналы каждого атома углерода в 
привитой молекуле. В табл. 2-5, в качестве примера, приведены парамет-
ры 
13
С ЯМР спектра кремнезема, химически модифицированного сила-
ном, содержащим эфир метакриловой кислоты (рис.2-28). 
Как видно из таблицы, авторам [79] удалось не только идентифицировать 
химические сдвиги каждого атома углерода в привитой молекуле, но и 
показать наличие непрореагировавшей метоксигруппы. 
Рис. 2-28. 3-
метакрилоксипропилтриметоксисилан. 
Цифрами обозначены атомы углерода, 
химические сдвиги которых приведены 
в табл. 2-5 
Современное оборудование и 
правильный выбор условий экс-
перимента позволили авторам не-
давно опубликованной работы 
[194] идентифицировать химиче-
ские сдвиги в спектре ЯМР кремнезема с ковалентно закрепленным угле-
водородом, содержащим тридцать углеродных атомов. 
Табл. 2-5 Параметры 
13
С ЯМР спектра силикагеля, модифицированного 3-метакрило-
ксипропил-триметоксисиланом 
№ атома углерода в 
молекуле (см. ) 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
OCH
3
Si
C
H
2
CH
3
O
CH
3
O
CH
3
O
C
H
2
CH
2
O
O
CH
2
C
H
3
1
2
3
4
5
6
7

---

106 
химический сдвиг, м.д. 6,9 21,8 66,1 168 136,8 125,5 164,4 50,0 

---

 107