1.背景介绍
聚倍半硅氧烷(PSQs,通式为(RSiO1.5)n)因具有分子级有机无机杂化特性,其开发是目前材料化学界的热点领域。目前,PSQ材料已广泛应用于催化、生物诊断及靶向治疗、吸附分离、光电子、超疏水材料、绝缘涂层等领域。PSQ优异的多功能性源于可定制的功能团(R=烷基、氨基、巯基等)、良好的热稳定性和化学稳定性、生物兼容性和疏水性。目前针对甲基三甲氧基硅烷(MTMS, CH3Si(CH3O)3)的研究几乎都是在酸催化条件下进行的,而对碱催化水解动力学的研究很少。此外,以前的研究主要集中在活化能和指前因子的确定上,但缺乏对烷氧基硅烷、水和催化剂的反应级数的系统研究。
2.实验方案
文章中采用拉曼光谱仪(RS2000,北京鉴知技术有限公司)原位监测MTMS的水解反应,激发波长为785 nm,激光输出功率为400 mW,分辨率为6 cm-1。通过拉曼光谱测量MTMS在H2O中的溶解度,并基于水解动力学和溶解度数据,创建了MTMS微滴非均相水解过程的数学模型。
3.实验结果分析
1)选择了适当浓度的CH3Si(CH3O)3和CH3OH以避免固体颗粒的快速形成,这可能会影响拉曼测量。图1显示了缩聚反应期间的一组代表性拉曼光谱,其中631.7 cm-1处的峰分别对应于Si-OC的振动模式。特征峰强度随反应时间的延长而逐渐降低,表明了水解反应的程度。以该峰为定量峰,MTMS甲醇溶液的校准曲线可以看出,拉曼定量几乎没有相对误差(<1%),并且结果具有足够的可重复性,特征峰强度与MTMS浓度呈良好的线性相关性。
2)我们使用与水解反应相同的方法确定了早期缩聚反应的动力学参数。在恒温、固定浓度的MTMS和NH4OH下,H2O的初始浓度发生变化,并利用拉曼光谱仪原位监测水解过程,根据拉曼光谱的演化反应时间和校准曲线,可以得到MTMS浓度在不同CH,0下随时间的变化,如图2所示。根据lnγ0与lnCH,0之间的关系,可以得到相对于MTMS的反应级数,其值为0.9。
图1 (A)MTMS甲醇溶液的拉曼光谱图(插图:特征峰强度随反应时间的变化),(B)MTMS甲醇溶液的校准曲线
图2 (A)不同初始H2O浓度(CN=0.33 mol/L,T:15 ◦C)下MTMS浓度随反应时间的变化,(B)ln r0随lnCH,0的函数关系图
4.结论
1)本文采用原位拉曼光谱定量研究了碱催化下甲基三甲氧基硅烷(MTMS)的水解动力过程。
2)拉曼光谱具有测量时间短、原位、实时、无损、灵敏度高、试剂消耗少、水干扰小等优点,在定性和定量研究中具有巨大潜力。基于本文的测试数据,我司集成高性能透射光谱仪ST100S的RS2000便携拉曼设备能够实现反应过程的快速和实时监测,可以成为快速MTMS水解反应动力学研究的有力工具。
5.文献来源
6.产品推荐|ST100S透射光谱仪
1)产品简介
光谱仪采用VPH体相位全息光栅,衍射效率近90%,结合优化至衍射极限的光路设计,提供卓越的成像效果。同时,配备的科研级深度制冷面阵CCD相机,确保极高的灵敏度和信噪比,支持多通道采集,分辨率高达3cm-1。
2)产品优势
原位、无污染、快速实时的在线检测
高效衍射、卓越成像、高性能相机、高分辨率
原文链接:
C. Han, T. Tang, J. Deng, G. Luo, Quantitative determination of base-catalyzed hydrolysis kinetics of methyltrimethoxysilane by in-situ Raman spectroscopy, Chemical Engineering Journal 446 (2022) 136899.
DOI:10.1016/j.cej.2022.136889
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136889
鉴知小科普|光的干涉
像差理论-场曲
展会直击 | 鉴知技术参展ARAB LAB,展现光谱分析尖端科技
像差理论-慧差
相关产品
鉴知技术 手持拉曼 RS1000DI 药品快速鉴别仪
鉴知技术 RS1500DI 药品快速鉴别仪
同方威视 RT6000S手持式物质识别仪(手持拉曼)
同方威视 手持拉曼 RT6000手持式化学物质识别仪
拉曼 同方威视 RT1003D液体安检仪
鉴知技术 台式拉曼 RT1003EB液体安检仪
鉴知技术 RS2000 Lab 便携式拉曼光谱仪
鉴知技术 便携拉曼 RS3000 食品安全检测仪
iForenOCT 1310 高分辨物证断层检验仪
鉴知技术 FA3000毛发Du品检测仪
鉴知技术 IT2000NE DU品爆炸物检测仪
鉴知技术 RS1500 手持式物质识别仪
ST830E OCT光谱仪
SR150S 深度制冷光纤光谱仪
SR75C 通用微型光纤光谱仪
关注
拨打电话
留言咨询