Упродовж кількох останніх десятиліть в Інституті хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України виконано значну кількість досліджень наноматеріалів різної природи, результати яких було узагальнено в монографіях, збірниках та оглядових статтях [10–12, 15–22]. У доповіді наведено лише результати досліджень, що стосуються морфологічних, текстурних, адсорбційних, каталітичних та інших властивостей нанооксидів, які відіграють вирішальну роль у практичному застосуванні цих матеріалів чи самих по собі, чи як компонентів нанокомпозитів.

Наноструктуровані матеріали мають різну природу. Це можуть бути оксиди металів чи неметалів, метали, вуглецеві 1D-, 2D- i 3D-структури, полімери, композити, гібридні структури тощо. За своєю морфологією наноструктуровані матеріали поділяються на пористі і непористі. Відомо, що матеріали, які складаються з непористих, слабо агрегованих наночастинок (наприклад, нанокремнезем) і мають робочу зовнішню поверхню, добре сорбують макромолекули і погано сорбують малі молекули чи іони [10–23]. Проте матеріали з пористих, сильно агрегованих наночастинок (наприклад, активоване вугілля, силікагель) з робочою зовнішньою і внутрішньою поверхнею, навпаки, погано сорбують макромолекули і добре сорбують малі молекули та іони. Крім того, будова та інші характеристики вторинних частинок (агрегатів первинних частинок і агломератів агрегатів) значною мірою впливають на властивості наноматеріалів. Ці особливості зумовлені характером розподілу пор за розміром (РПР), об’ємом пор (V_p), питомою поверхнею (S) (рис. 1), а також будовою поверхні [12–18]. Для більш детального вивчення морфології, текстури, будови поверхні, адсорбційних властивостей нанооксидів, композитів на їх основі та інших матеріалів потрібно одночасно використовувати кілька різних методів і підходів. Наприклад, СЕМ- і ТЕМ-мікрофотографії не дають повної картини відмінностей у характеристиках нанокремнезему А-300 і активованого вугілля (АВ) (рис. 2), оскільки на мікрофотографіях важко знайти суттєву різницю. Проте аналіз ізотерм адсорбції азоту (при 77,4 К) (рис. 2а) та РПР (рис. 2б) дає змогу визначити вплив нанопористості наночастинок АВ, що забезпечує значно вищі показники текстурних характеристик АВ за приблизно тих самих розмірів наночастинок цих матеріалів. Для визначення текстурних характеристик простих і складних матеріалів з різною формою пор було розроблено комплекс програм, який включає близько 100 адсорбційних рівнянь на основі різних підходів, а також методи самоузгодженої регуляризації (оригінальна розробка), метод максимальної ентропії, методи теорії функціоналу густини (ТФГ) тощо [24].

Повний текст