Jiří Pinkas

Katedra anorganické chemie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ-611 37 Brno, Česká republika, E-mail: jpinkas@chemi.muni.cz;

Zájem anorganické chemie se v poslední době stále více soustřeďuje na hledání nových způsobů přípravy klasických i pokročilých materiálů. Namísto reakcí probíhajících za vysokých teplot v pevné fázi jsou hledány vhodné reakce v roztocích, které probíhají za daleko mírnějších podmínek a které je možno lépe řídit změnou reakčních parametrů. Získané produkty pak mají složení, strukturu, morfologii a velikost částic ovlivnitelnou výběrem prekurzorů a podmínek reakce. Mezi tyto chemické postupy můžeme zařadit sol-gelovou metodu v její hydrolytické a nehydrolytické variantě, syntézu molekulárních stavebních jednotek s jejich chemickou modifikací a následnou kondenzací za vzniku třírozměrných struktur, sonochemickou iniciaci reakcí vedoucích k nanoskopickým produktům, a syntézu koordinačních polymerů.

Klasickou sol-gelovou metodu s využitím vodných roztoků solí a různých gelačních činidel jsme použili pro studium přípravy perovskitových a granátových fází s variabilním stupněm substituce u systémů jako La_1-xSr_xAlO_3-δ, Gd_1-xSr_xCoO₃ a Y₃Sc_5-xGa_xO₁₂. Nehydrolytická obdoba sol-gelové metody využívá kondenzačních reakcí založených na eliminaci malých organických molekul s vyloučením vody jako zdroje oxidického kyslíku [1]. Studovali jsme např. přípravu mullitového gelu kondenzací dimethylamidu hlinitého a octanu křemičitého za vyloučení dimethylacetamidu nebo obdobnou reakci vedoucí k směsnému oxidu titanu a křemíku. Jako prekurzory oxidu hlinitého jsme připravili sérii chloridů-alkoxidů hlinitých a studovali jejich strukturu a chemickou reaktivitu v kondenzačních reakcích.

Další z námi použitých metod je příprava molekulárních prekurzorů a jejich následná kondenzace do třírozměrných struktur. Zaměřili jsme se na syntézu molekulárních stavebních jednotek hlinitofosfonátů, hlinitofosforečnanů, hlinitosulfonátů a titanokřemičitanů. Studovali jsme vhodné metody syntézy těchto prekurzorů založené na reakcích fosfonových kyselin s alkylkovy, reakcích trimethylsilylesterů kyselin s amidy a imidy kovů nebo alkylkovy [2]. Stanovili jsme molekulovou strukturu vzniklých produktů a následně zkoumali jejich spektroskopické vlastnosti a chemickou reaktivitu. Připravili jsme celou řadu cyklických a klecovitých (kubických, prizmatických a adamantoidních) molekul a ověřili reaktivitu jejich substituentů s cílem najít vhodné podmínky pro kondenzaci jednotek do zesíťovaných struktur. Připravené materiály byly charakterizovány pomocí termické analýzy, infračervené spektroskopie, NMR spektroskopie v pevné fázi, stanovením měrného povrchu z měření adsorpční izotermy dusíku a elementární analýzou.

Sonochemickou metodu založenou na reakcích aktivovaných ultrazvukem jsme použili pro přípravu jednoduchých i směsných oxidů Cu, Fe, Co, Mn a Si. Jako prekurzory nám posloužily acetylacetonátové komplexy železa, kobaltu, manganu a mědi a oxalátové komplexy křemíku. Připravili Fe₂O₃, CoO, Mn₂O₃ a Co₃O₄ a vhodnou kombinací prekurzorů i CoFe₂O₄. Získané oxidy byly amorfní s velikostí částic od 5 nm do 100 nm. Všechny získané látky jsme charakterizovali pomocí elementární analýzy, termické analýzy, rentgenové práškové difrakce, infračervené spektroskopie, elektronové skenovací a transmisní mikroskopie.

Literatura

1. Hay J.N., Raval H.M. Chem. Mater. 13, 3396-3403 (2001).

2. Pinkas J., Wessel H., Yang Y., Montero M.L., Noltemeyer M., Fröba M., Roesky H.W. Inorg. Chem. 37, 2450-2457 (1998).

3. Gedanken A. Ultrasonics Sonochem. 11, 47-55 (2004).