發(fā)布日期：2024-06-07 10:38:26 1.背景介紹
聚倍半硅氧烷(PSQs，通式為(RSiO1.5)n)因具有分子級有機無(wú)機雜化特性，其開(kāi)發(fā)是目前材料化學(xué)界的熱點(diǎn)領(lǐng)域。目前，PSQ材料已廣泛應用于催化、生物診斷及靶向治療、吸附分離、光電子、超疏水材料、絕緣涂層等領(lǐng)域。PSQ優(yōu)異的多功能性源于可定制的功能團(R=烷基、氨基、巰基等)、良好的熱穩定性和化學(xué)穩定性、生物兼容性和疏水性。目前針對甲基三甲氧基硅烷(MTMS, CH3Si(CH3O)3)的研究幾乎都是在酸催化條件下進(jìn)行的，而對堿催化水解動(dòng)力學(xué)的研究很少。此外，以前的研究主要集中在活化能和指前因子的確定上，但缺乏對烷氧基硅烷、水和催化劑的反應級數的系統研究。
2.實(shí)驗方案
文章中采用拉曼光譜儀（RS2000在線(xiàn)拉曼分析儀，北京鑒知技術(shù)有限公司）原位監測MTMS的水解反應，激發(fā)波長(cháng)為785 nm，激光輸出功率為400 mW，分辨率為6 cm-1。通過(guò)拉曼光譜測量MTMS在H2O中的溶解度，并基于水解動(dòng)力學(xué)和溶解度數據，創(chuàng )建了MTMS微滴非均相水解過(guò)程的數學(xué)模型。
3.實(shí)驗結果分析
1)選擇了適當濃度的CH3Si(CH3O)3和CH3OH以避免固體顆粒的快速形成，這可能會(huì )影響拉曼測量。圖1顯示了縮聚反應期間的一組代表性拉曼光譜，其中631.7 cm-1處的峰分別對應于Si-OC的振動(dòng)模式。特征峰強度隨反應時(shí)間的延長(cháng)而逐漸降低，表明了水解反應的程度。以該峰為定量峰，MTMS甲醇溶液的校準曲線(xiàn)可以看出，拉曼定量幾乎沒(méi)有相對誤差（<1%），并且結果具有足夠的可重復性，特征峰強度與MTMS濃度呈良好的線(xiàn)性相關(guān)性。
2)我們使用與水解反應相同的方法確定了早期縮聚反應的動(dòng)力學(xué)參數。在恒溫、固定濃度的MTMS和NH4OH下，H2O的初始濃度發(fā)生變化，并利用拉曼光譜儀原位監測水解過(guò)程，根據拉曼光譜的演化反應時(shí)間和校準曲線(xiàn)，可以得到MTMS濃度在不同CH,0下隨時(shí)間的變化，如圖2所示。根據lnγ0與lnCH,0之間的關(guān)系，可以得到相對于MTMS的反應級數，其值為0.9。
圖1 (A)MTMS甲醇溶液的拉曼光譜圖（插圖：特征峰強度隨反應時(shí)間的變化），（B）MTMS甲醇溶液的校準曲線(xiàn)
圖2 (A)不同初始H2O濃度(CN=0.33 mol/L，T:15 ?C)下MTMS濃度隨反應時(shí)間的變化，（B）ln r0隨lnCH，0的函數關(guān)系圖
4.結論
1)本文采用原位拉曼光譜定量研究了堿催化下甲基三甲氧基硅烷(MTMS)的水解動(dòng)力過(guò)程。
2)拉曼光譜具有測量時(shí)間短、原位、實(shí)時(shí)、無(wú)損、靈敏度高、試劑消耗少、水干擾小等優(yōu)點(diǎn)，在定性和定量研究中具有巨大潛力?；诒疚牡臏y試數據，北京鑒知技術(shù)有限公司（江蘇鑒知）集成高性能透射光譜儀ST100S的RS2000便攜拉曼光譜儀設備能夠實(shí)現反應過(guò)程的快速和實(shí)時(shí)監測，可以成為快速MTMS水解反應動(dòng)力學(xué)研究的有力工具。
5.文獻來(lái)源
6.產(chǎn)品推薦|ST100S透射光譜儀
1)產(chǎn)品簡(jiǎn)介
光譜儀采用VPH體相位全息光柵，衍射效率近90%，結合優(yōu)化至衍射極限的光路設計，提供卓越的成像效果。同時(shí)，配備的科研級深度制冷面陣CCD相機，確保極高的靈敏度和信噪比，支持多通道采集，分辨率高達3cm-1。
2)產(chǎn)品優(yōu)勢
·原位、無(wú)污染、快速實(shí)時(shí)的在線(xiàn)檢測
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原文鏈接：
C. Han, T. Tang, J. Deng, G. Luo, Quantitative determination of base-catalyzed hydrolysis kinetics of methyltrimethoxysilane by in-situ Raman spectroscopy, Chemical Engineering Journal 446 (2022) 136899.
DOI：10.1016/j.cej.2022.136889
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136889
【鑒知技術(shù)簡(jiǎn)介】
北京鑒知技術(shù)有限公司（江蘇鑒知技術(shù)有限公司）是一家以光譜檢測技術(shù)為核心的專(zhuān)業(yè)公司，公司致力于為客戶(hù)提供更先進(jìn)的產(chǎn)品和更快捷的物質(zhì)識別方案。鑒知技術(shù)已自主研發(fā)多款拉曼光譜儀、光纖光譜儀、便攜式拉曼光譜儀、在線(xiàn)氣體分析儀、手持式物質(zhì)識別儀等產(chǎn)品，已廣泛應用于化工制藥、食藥檢測、緝私緝毒、液體安檢等諸多領(lǐng)域。
