Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
162
T1: P–29 
SiCO materials obtained from cross-linked polysiloxanes differing 
in architecture and contents of Si-H groups 
 
Monika Wójcik-Bania
1,2
, Anna Nyczyk-Malinowska
2
, and Magdalena Hasik
2
 
 
1 
Faculty of Geology, Geophysics and Environment Protection, AGH University of Science 
and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, 
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
 
 
Polysiloxane  networks,  in  which  Si–O  and  Si–C  bonds  occur,  are  precursors  of  SiCO 
ceramic materials. Silicon oxycarbides are analogues of amorphous silica in which some of the 
divalent  oxygen  atoms  have  been  replaced  by  tetravalent  carbon  atoms  [1].  In  stoichiometric 
silicon  oxycarbides  all  carbon  atoms  are  connected  to  silicon  atoms,  whereas,  in  most  of  the 
SiCO  materials  studied,  excess  carbon  as  the  free  phase  is  observed  [2].  Both,  stoichiometric 
SiCO and those containing the free carbon phase are called silicon oxycarbides or black glasses 
due to the amorphous structure and black color [3]. 
 
In the present work, cross-linked polysiloxanes of various architectures and content of Si-H 
groups have been studied as precursors to SiCO materials. Poly(methylhydrosiloxane) (PMHS), 
with  hydrogen  atom  at  each  silicon  atom  in  the  polymer  chain,  was  cross-linked  with  three 
vinylsiloxanes.  Linear,  difunctional  1,3-divinyltetramethyldisiloxane  (
Vi
MM
Vi
),  cyclic, 
tetrafunctional  1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclo-trisiloxane  (D
4
Vi
)  and  branched, 
tetrafunctional  tetrakis(vinyldimethylsiloxy)silane  (QM
Vi
4
)  served  as  cross-linking  agents.  The 
hydrosilylation reaction was carried out in the presence of Karstedt catalyst at three molar ratios 
of Si-H groups to Si-CH=CH2: 1.5:1, 3:1 and 6:1. The cross-linked polymers were pyrolyzed in 
a quartz tube furnace in the flowing Ar atmosphere at 1000°C. 
 
FTIR  spectra  of  the  pyrolysis  products  are  typical  of  SiCO  ceramics  and  contain  only  the 
bands related to vibrations of Si–O and Si–C bonds. Yields of ceramics formed upon pyrolytic 
transformation of the studied PMHS systems depend on the type of cross-linking agent applied 
and  the  molar  ratio  of  the  reactive  groups  at  which  crosslinking  was  conducted.  XRD 
measurements  have  revealed  that  the  samples  subjected  to  pyrolysis  are  amorphous  materials, 
but a broad peak with low intensity centered at 2θ angle equal to ~25° (CuKα radiation), which 
can be assigned to a lamellar structure, such as graphitic carbon, is present in the XRD patterns 
of  the  studied  pyrolyzed  PMHS  networks.  Raman  investigations  of  the  pyrolyzed  materials 
confirmed  the  presence  of  free  carbon  in  the  systems.  Carbon  domain  sizes  were  calculated 
based on the deconvoluted Raman spectra.  
 
Keywords: PMHS networks; Si-H groups; SiCO materials  
 
Acknowledgment 
The work was financed by Polish National Science Center (NCN) project number 014/13/B/ST5/01924 and 
partially  by  Faculty  of  Geology,  Geophysics  and  Environment  Protection,  AGH  Dean’s  Grant  number 
15.11.140.994. 
 
References  
[1]  C. G. Pantano, A. K. Singh, H. Zhang, J. Sol-Gel Sci. Technol. 14 (1999) 7. 
[2]  H. Bréquel, J. Parmentier, S. Walter, R. Badheka, G. Trimmel, S. Masse, J. Latournerie, P. Dempsey, 
C. Turquat, A. Desmartin-Chomle, L. Le Neindre-Prum, U. A. Jayasooriya, D. Hourlier, H.-J. Kleebe, 
G. D. Sorarù, S. Enzo, F. Babonneau, Chem. Mater. 16 (2004) 2585. 
[3]  G.  A.  Zank,  Preceramic  polymer  –  derived  silicon  oxycarbides.  In:  R.G  Jones,  W.  Ando,  J.  
Chojnowski,  editors,  Silicon-Containing    Polymers.  The    Science    and    Technology    of    Their 
Synthesis and Applications, Kluwer Academic Publ., Dordrecht 2000. 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
163
T1: P–30 
Polysiloxane-silazane networks as supports for metallic platinum 
 
Justyna Olejarka
1
, Magdalena Hasik
1
, Joanna Strzezik
2
, Mateusz Marzec
3
,  
Andrzej Bernasik
4
, and Monika Wójcik-Bania
5
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH-University of Science and Technology, Poland,  
e-mail: [e-mail] 
2 
Faculty of Chemistry, Silesian University of Technology, ul. ks. M. Strzody 9, 44-100 Gliwice, 
Poland 
3 
Academic Centre for Materials and Nanotechnology, AGH-University of Science and Technology,  
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
4 
Faculty of Physics and Applied Computer Sciences, AGH-University of Science and Technology,  
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
5 
Faculty of Geology, Geophysics and Environment Protection, AGH-University of Science and 
Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
 
 
Metallic platinum is an effective catalyst of a wide range of chemical processes. Incorporation of 
metals into polymeric networks has been attracting attention. These hybrid materials can be used e.g. 
as catalysts.  
 
In  the  present  work  platinum  particles  were  immobilized  in  the  cross-linked 
poly(methylhydrosiloxane).  Networks  were  obtained  by  hydrosilylation  reaction  between  -Si-H 
groups  of  the  polymer  and  vinyl  groups  of  the  cross-linking  agent.  1,1,3,3-tetramethyl-  1,3-
divinyldisilazane was used as the cross-linking agent. Three different molar ratios of Si-H groups to 
vinyl  groups  were  applied  in  the  process.  Reaction  was  conducted  in  the  inert  atmosphere  (Ar)  at 
60oC for 24 hours. Karstedt catalyst was applied.  Then platinum was incorporated into the prepared 
systems.  The  process  was  conducted  in  two  different  ways  -  from  the  solution  of  platinum(IV) 
chloride in tetrahydrofuran and from the solution of dimethyl(1,5-cyclooctadiene) platinum(II) (COD) 
in  toluene.  Incorporation  of  platinum  from  PtCl
4
  was  conducted  in  the  inert  atmosphere  at  room 
temperature  and  controlled  by  UV-Vis  spectroscopy.  Incorporation  of  platinum  from  COD  was 
carried out in the inert atmosphere at the temperature of 80°C for 24 hours.  
 
The obtained materials were characterized by several methods. For the initial networks swelling 
measurements were performed. Based on the results of these experiments it was established that the 
prepared  polysiloxane-silazane  networks  showed  various  cross-linking  degrees.  FTIR  spectroscopy 
showed that Pt
4+
 ions were reduced by the excessive Si-H groups remaining in the systems. Using X-
ray  diffraction  measurements  it  was  found  that  Pt  incorporation  processes  is  connected  with  the 
reduction  of Pt
4+
  to Pt
0
.  Scanning  electron  microscopy  (SEM) showed  morphology  of  the  obtained 
materials.  BSE  investigations  showed  platinum  particles  dispersion  on  the  surface  of  the  polymer 
supports. X-ray florescence measurements allowed determining contents of palladium in the prepared 
systems. X-ray photoelectron spectroscopy measurements were performed. Catalytic properties were 
verified by test reaction - conversion of isopropyl alcohol. It was found that all the examined systems 
exhibit mainly redox activity in catalytic tests. 
 
The  study  shows  that  polysiloxane-silazane  networks  can  be  successfully  used  as  supports  for 
platinum particles. Furthermore the obtained Pt-supports are active redox catalysts.  
 
Keywords: polysiloxane; polysilazane; platinum 
 
Acknowledgment 
The  work  was  financially  supported  by  the  Polish  National  Science  Centre  (NCN)  grant  No. 
2014/13/B/ST5/01924 
 
References  
[1]  P. Bhanu, S. Chauhan, B. Balagam, Macromolecules 39 (2006) 2010. 
[2]  P. Bhanu, S. Chauhana, A. Sarkara, M. Chauhanb, A. Rokab, Appl. Organometal. Chem. 23 (2009) 385. 
 

---