The impact of alkyl chain length on the properties of SiO2-based aerogels

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Modified silica aerogels were obtained by co-gelation of tetramethoxysilane and acylated 3-aminopropyl-trimethoxysilane (with the general formula (MeO)3–Si–(CH2)3–NHC(O)–R), followed by supercritical drying in CO2. Methyl esters of acetic, valeric, pelargonic, and stearic acids were used as acylating agents. The resulting aerogels were characterized using low-temperature nitrogen adsorption, scanning electron microscopy (SEM), and infrared spectroscopy (IR). It was shown that the specific surface area of the aerogels significantly depends on the length of the alkyl substituent in the modified silane and can vary from 40 to 1375 m²/g. An increase in the length of the alkyl substituent also leads to increased hydrophobicity of the aerogel, up to the formation of superhydrophobic materials (contact angle is 163.7°).

About the authors

I. O. Gozhikova

Institute of Physiologically Active Compounds at Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: lenochka.chg@gmail.com
1 Severnij pr., Chernogolovka, 142432 Russia

E. A. Straumal

Institute of Physiologically Active Compounds at Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Email: lenochka.chg@gmail.com
1 Severnij pr., Chernogolovka, 142432 Russia

S. Y. Kottsov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry

Email: lenochka.chg@gmail.com
Moscow, 119991 Russia

E. Y. Postnova

Institute of Solid State Physics

Email: lenochka.chg@gmail.com
2 Academician Ossipyan str., Chernogolovka, 142432 Russia

S. A. Lermontov

Institute of Physiologically Active Compounds at Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry

Author for correspondence.
Email: lenochka.chg@gmail.com
1 Severnij pr., Chernogolovka, 142432 Russia

References

  1. Евстропьев С.К., Солдярова В.Л., Сатаровский А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 3. С. 394. https://doi.org/10.1134/S0036023623603446
  2. Бегимкулова С.В., Насимов А.М., Рузимударов А.М. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 4. С. 537. https://doi.org/10.1134/S0036023624600485
  3. Wagh P.B., Begag R., Pajonk G.M. et al. // Mater. Chem. Phys. 1999. V. 57. № 3. P. 214. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(98)00217-X
  4. Durães L., Maia A., Portugal A. // J. Supercrit. Fluids. 2015. V. 106. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2015.06.020
  5. Ehgartner C.R., Grandl S., Feinle A. et al. // Dalton Trans. 2017. V. 46. P. 8809. https://doi.org/10.1039/C7DT00558J
  6. Zhang G., Li C., Wang Y. et al. // Gels. 2023. V. 9. № 9. P. 720. https://doi.org/10.3390/gels9090720
  7. Xie L., Wu X., Wang G. et al. // Gels. 2023. V. 9. № 4. P. 317. https://doi.org/10.3390/gels9040317
  8. Li L., Xu T., Zhang F. et al. // Gels. 2023. V. 9. № 9. P. 739. https://doi.org/10.3390/gels9090739
  9. Chen L., Li L., Zhang X. // Nat. Commun. 2025. V. 16. P. 2228. https://doi.org/10.1038/s41467-025-57246-2
  10. Lamy-Mendes A., Torres R.B., Vareda J.P. et al. // Molecules. 2019. V. 24. № 20. P. 3701. https://doi.org/10.3390/molecules24203701
  11. Sipyagina N.A., Malkova A.N., Straumal E.A. et al. // J. Porous Mater. 2023. V. 30. P. 449. https://doi.org/10.1007/s10934-022-01357-4
  12. Yorov K.E., Kottsov S.Y., Baranchikov А.Е. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2019. V. 92. P. 304. https://doi.org/10.1007/s10971-019-04958-9
  13. Keshavarz L., Ghaani M.R., English N.J. // Molecules. 2021. V. 26. № 16. P. 5023. https://doi.org/10.3390/molecules26165023
  14. Lermontov S.A., Sipyagina N.A., Malkova A.N. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 80766. https://doi.org/10.1039/c6ra15444a
  15. Meti P., Wang Q., Mahadik D.B. et al. // Nanomaterials (Basel). 2023. V. 13. № 9. P. 1498. https://doi.org/10.3390/nano13091498
  16. Zhao Z., Pan Y., Yan M. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2024. V. 112. P. 127. https://doi.org/10.1007/s10971-024-06518-2
  17. Yan Q., Feng Z., Luo J. et al. // Energу Buildings. 2022. V. 255. P. 111661. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111661
  18. Yu Y., Guo D., Fang J. // J. Porous. Mat. 2015. V. 22. P. 621. https://doi.org/10.1007/s10934-015-9934-8
  19. Sipyagina N.A., Vlasenko N.E., Malkova A.N. et al. // Molecules. 2024. V. 29. № 8. P. 1868. https://doi.org/10.3390/molecules29081868
  20. Hüsing N., Schubert U., Mezei R. et al. // Chem. Mater. 1999. V. 11. № 2. P. 451. https://doi.org/10.1021/cm980756l
  21. Pierre A.C., Pajonk G.M. // Chem. Rev. 2002. V. 102. № 11. P. 4243. https://doi.org/10.1021/cr0101306
  22. Dong H., Brook M.A., Brennan J.D. // J. Mater. Chem. 2005. V. 17. № 11. P. 2807. https://doi.org/10.1021/cm050271e
  23. Borba A., Vareda J.P., Durães L. et al. // New. J. Chem. 2017. V. 41. № 14. P. 6742. https://doi.org/10.1039/c7nj01082f
  24. Baumann T.F., Gash A.E., Chinn S.C. et al. // Chem. Mater. 2005. V. 17. № 2. P. 395. https://doi.org/10.1021/cm048800m
  25. Nadargi D.Y., Rao A.V. // J. Alloys Compd. 2009. V. 467. № 1–2. P. 397. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.12.019
  26. Rao A.V. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2019. V. 90. P. 28. https://doi.org/10.1007/s10971-018-4825-5
  27. Rao A.V., Kalesh R.R. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2003. V. 4. P. 509. https://doi.org/10.1016/j.stam.2003.12.010
  28. Yamauchi Y., Tenjimbayashi M., Samitsu S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. № 35. P. 32381. https://doi.org/10.1021/acsami.9b09524
  29. Wang S., Jiang L. // J. Adv. Mater. 2007. V. 19. № 21. P. 3423. https://doi.org/10.1002/adma.200700934
  30. Rao A.V., Hegde N.D., Hirashima H. // J. Colloid Interface Sci. 2007. V. 305. № 1. P. 124. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2006.09.025
  31. Hrubesh L.W., Coronado P.R., Satcher J.H. Jr. // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 285. № 1-3. P. 328. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00475-6
  32. Onda T., Shibuichi S., Satoh N. et al. // Langmuir. 1996. V. 12. № 9. P. 2125. https://doi.org/10.1021/la950418o
  33. Mozetič M. // Polymers. 2023. V. 15. № 24. P. 4668. https://doi.org/10.3390/polym15244668
  34. Сумм Б.Д. и Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976.
  35. Rao A.V., Pajonk G.M., Bhagat S.D. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2004. V. 350. P. 216. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2004.06.034
  36. Rao A.V., Pajonk GM. // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 285. № 1–3. P. 202. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00454-9
  37. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V. et al. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. № 9–10. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
  38. Sai H.Z., Xing L., Xiang J.H. et al. // Key Eng. Mater. 2012. V. 512–515. P. 1625. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.512-515.1625
  39. Park K.W., Kim J.Y., Seo H.J. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 13360. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50053-y
  40. Chen D., Wang X., Ding W. et al. // Molecules. 2018. V. 23. № 12. P. 3192. https://doi.org/10.3390/molecules23123192

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».