Search academic texts

Registration Number

0523U100223, Doctoral dissertation

Title

Surface chemistry, functionalization methods and properties of silicon and silicon carbide based nanomaterials.

Author

Sergei A. Alekseev, Кандидат хімічних наук

popup.opponent Yurii B. Khalavka
popup.opponent Oksana Linnik
popup.opponent Anatolii Н. Bilous

Status

Доктор хімічних наук, 01.04.18, Фізика і хімія поверхні

Date

07-12-2023

Description

У дисертації представлені результати комплексних досліджень наноматеріалів на основі Si, SiC та наночастинок вуглець-фторооксиду (CFO): методи регулювання їх морфології, хімія поверхні, методи функціоналізації та аналізу поверхневих груп, застосування у сенсориці, каталізі, біомедицині та інших галузях. Досліджено гідролітичне окислення пористого кремнію (PSi), методи його модифікування алкілсиланольними, іонообмінними та поверхнево-активними групами, процеси термічного розкладу поверхневих груп з метою встановлення їх будови та ІЧ-інтерферометричний метод їх кількісного аналізу. Проаналізовано можливості використання PSi, як джерела водню, іонізаційного субстрату для лазерної десорбційної мас-спектрометрії, матеріалу для оптичних сенсорних структур та нанохроматографічних колонок. Представлено методи регулювання розміру та фотолюмінесцентних (ФЛ) властивостей кремнієвих наночастинок (Si NPs), їх функціоналізацію для одержання стійких органозолів. Доведено помилковість представлених у науковій літературі уявленнь про гідротермальний синтез Si NPs. На основі підходів нанокастингу та анодної порозифікації розроблено методи одержання мезопористого SiC, встановлено чинники, що дозволяють регулювати його параметри, закономірності та механізми процесів, що відбуваються. Вперше досліджено склад, реакційну здатність, хімічні перетворення та способи функціоналізації поверхневих груп SiC, розроблено метод регулювання розмірів наночастинок SiC. Показано, що каталізатор реакції Фішера-Тропша Co/SiC, завдяки високій теплопровідності та міцному закріпленню Co NPs у носії, суттєво переважає каталізатори Co/SiO2 за селективністю та стабільністю. Показано можливості використання пористого SiC для імпедансних сенсорів, а SiC NPs – для біовізуалізації за генеруванням 2-ї гармоніки. Знайдено, що при анодуванні SiC у розчинах HF утворюються наночастинки «вуглець-фторооксиду» (CFO), досліджено їх хімічну будову. Флуоресцентний CFO має низьку цитотоксичність і є ефективним у маркуванні живих клітин; його розподіл в клітині визначається хімічною функціоналізацією, а соносенситайзерні властивості дозволяють селективно руйнувати клітини під дією ультразвуку. Ключові слова: нанопористі матеріали, наночастинки, кремній, карбід кремнію, електрохімічне травлення, сенсори, каталіз, біовізуалізація.