| Περίληψη |
Αντικειμενικός σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη των αντιδράσεων του μονοξειδίου του πυριτίου SiΟ και του ατομικού πυριτίου Si με τα μόρια του νερού και της αιθανόλης στην αέρια φάση. Συγκεκριμένα μελετήθηκε ο χημικός μηχανισμός των αντιδράσεων που οδηγεί στο σχηματισμό στερεών εναποθέσεων με διάφορες χαρακτηριστικές ομάδες πυριτίου, όπως SiO, SiH, SiC και SiΟH. Οι αντιδράσεις αυτές δεν έχουν μελετηθεί στο παρελθόν και έχουν τεράστια σημασία στην σύνθεση νέων σύνθετων πυριτιούχων υλικών και γενικότερα στην χημεία και τεχνολογία των σύνθετων υλικών, με πολλαπλές βιομηχανικές εφαρμογές Η παραγωγή της ελεύθερης ρίζας SiΟ και ατομικού Si στην αέρια φάση πραγματοποιήθηκε με την εστίαση της δέσμης ενός παλμικού laser CO2 στην επιφάνεια άμορφων στερεών στόχων SiΟ και Si, αντίστοιχα. Η αντίδραση των εκτοξευόμενων ενώσεων SiO και Si με τα μόρια του νερού και αιθανόλης πραγματοποιήθηκαν σε στατικό αντιδραστήρα σε διαφορετικές πιέσεις ατμών νερού και αιθανόλης. Τα προϊόντα των αντιδράσεων επικάθονταν σε υπόστρωμα NaCl που ευρίσκονταν σε οριζόντια θέση 1 cm μακριά από τον ακτινοβολούμενο στόχο. Η ταυτοποίηση των στερεών εναποθέσεων έγινε με την χρησιμοποίηση της φασματοσκοπίας υπερύθρου FT-IR, ενώ των πτητικών προϊόντων με την φασματομετρία μάζας. Τα στερεά προϊόντα περιέχουν κατά κύριο λόγο τις χαρακτηριστικές ομάδες SiO, SiH, SiOH, SiC, CΗ και SiOSi. Τέλος, προσδιορίσθηκαν οι βέλτιστες πειραματικές συνθήκες για την αποδοτικότερη παραγωγή στερεών εναποθέσεων, μεταβάλλοντας την ένταση ακτινοβολίας laser, τον αριθμό των εφαρμοζόμενων παλμών, καθώς την πίεση του αερίου. Προσδιορίσθηκε ο μηχανισμός των αντιδράσεων αυτών στην αέρια φάση που οδηγεί στο σχηματισμό των τελικών προϊόντων. Συγκεκριμένα για τις αντιδράσεις του SiΟ, τα εκτοξευόμενα μονομερή SiΟ από την φωτοαποδόμηση στερεών στόχων SiΟ αντιδρούν με τα μόρια των αερίων που τα περιβάλλουν, κυρίως μέσω αντιδράσεων προσθήκης που οδηγούν στο σχηματισμό πολύ δραστικών και δονητικά διεγερμένων προϊόντων (ενεργοποιημένα ενδιάμεσα σύμπλοκα), κατά κύριο λόγο σιλανονών. Η φωτοαποδόμηση μπορεί επίσης σε πολύ μικρότερη έκταση να οδηγήσει στο σχηματισμό συσσωματωμάτων της μορφής (SiΟ)n, SixΟy, Sin. Ακολούθως, οι παραγόμενες σιλανόνες είτε υφίστανται κυρίως διμερισμό και οδηγούν στο σχηματισμό διμερών κυκλικής μορφής τα οποία και εναποτίθενται, είτε αντιδρούν με τα μόρια του νερού και της αιθανόλης και δίνουν διάφορα τελικά προϊόντα. Ομοίως για τις αντιδράσεις του ατομικού Si, τα εκτοξευόμενα άτομα Si από την φωτοαποδόμηση στερεών στόχων Si αντιδρούν με τα μόρια των αερίων που τα περιβάλλουν, κυρίως μέσω αντιδράσεων προσθήκης και οδηγούν στο σχηματισμό πολύ δραστικών και δονητικά διεγερμένων προϊόντων (ενεργοποιημένα ενδιάμεσα σύμπλοκα), κυρίως σιλανόνες. Στη συνέχεια, οι παραγόμενες σιλανόνες είτε υφίστανται κυρίως διμερισμό και οδηγούν στο σχηματισμό διμερών κυκλικής μορφής τα οποία εναποτίθενται, είτε αντιδρούν με τα μόρια του νερού και της αιθανόλης και δίνουν διάφορα τελικά προϊόντα.
|
Μελέτη αντιδράσεων πυριτίου (Si) και μονοξειδίου του πυριτίου (SiO) με νερό (H2O) και αιθανόλη (CH3CH2OH) στην αέρια φάση
