Mineralne nanomateriały fotoaktywne otrzymywane na bazie krystalicznego fosforanu cyrkonu

Abstract

Krystaliczny fosforan cyrkonu ($ZrP$) o warstwowej strukturze może stanowić komponent do tworzenia fotoaktywnych mineralno-organicznych nanomateriałów. Celem niniejszej pracy była synteza fosforanu cyrkonu, modyfikacja jego struktury, interkalacja związków fotoaktywnych do przestrzeni międzywarstwowych oraz sprawdzenie właściwości fotochemicznych otrzymanych materiałów. Otrzymano krystaliczny fosforan cyrkonu metodą refluksową z zastosowaniem 9-molowego roztworu kwasu $H_{3}PO_{4}$, a następnie zmodyfikowano strukturę warstwową minerału poprzez interkalację heksyloaminy ($C_{6}$), dodecyloaminy ($C_{12}$), chlorku benzylodimetyloheksadecyloamoniowego (BDMHDA), Jeffaminy: D-230 (D230), D-400 (D400) i M-600 (M600). Przeprowadzono interkalację azobenzenu (Azo) i stilbenu (Stil) do struktury wybranych materiałów. Wyniki badań proszkowej dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD) i spektroskopii w podczerwieni (FTIR) sugerowały, że w niektórych próbkach doszło do interkalacji związków fotoaktywnych. Fotochemiczne właściwości materiałów zbadano poprzez naświetlanie ich promieniowaniem UV. Analiza XRD wykazała wzrost odległości międzywarstwowej o około 0,3-1,1 Å w naświetlanych próbkach: $ZrP-C_{12(Me)}-Azo$, $ZrP-BDMHDA_{aq(0,5M)}-Azo$, $ZrP-M600-Azo$ i $ZrP-C_{6(Me)}-Stil_{130°}$. Obserwowana zmiana tej wartości jest wynikiem reakcji fotoizomeryzacji interkalowanych cząsteczek azobenzenu i stilbenu.

The crystalline layered zirconium phosphate ($ZrP$) may be a component of mineral-organic photoactive nanomaterials. The objective of this thesis was: to synthesize zirconium phosphate, to modify its structure, to intercalate photoactive compounds into the interlayer space and to test the photoresponsive properties of the obtained materials. The crystalline zirconium phosphate was prepared by refluxing method using 9-M $H_{3}PO_{4}$ and then the layered mineral structure was modified by intercalation of hexylamine ($C_{6}$), dodecylamine ($C_{12}$), benzyldimethylhexadecylammonium chloride (BDMHDA), Jeffamine: D-230 (D230), D-400 (D400) and M-600 (M600). The structure of selected materials was intercalated by azobenzene (Azo) and stilbene (Stil). The X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR) results suggested that the intercalation of photoactive compounds were occurred in some samples. Photoresponsive behavior of materials upon UV irradiation was investigated. XRD analysis showed the increase of interlayer distance by about 0,3-1,1 Å in UV-irradiated samples: $ZrP-C_{12(Me)}-Azo$, $ZrP-BDMHDA_{aq(0,5M)}-Azo$, $ZrP-M600-Azo$ and $ZrP-C_{6(Me)}-Stil_{130°}$. The observed change of this value was induced by photoisomerization of azobenzene and stilbene.