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

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
164
T1: P–31 
Pd-containing Si-C-N-O systems prepared by preceramic polymer 
route: physicochemical and catalytic properties 
 
Aleksandra Chechelska
1
, Justyna Olejarka
1
, Maria Owińska
1
, Joanna Strzezik
2
,  
Mateusz Marzec
3
, Andrzej Bernasik
4
, and Magdalena Hasik
3
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH-University of Science and Technology, 
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, 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 
 
 
Since its beginning, more than 40 years ago, polymer-derived ceramics (PDC) has evolved 
into a mature field of science. It still, however, offers new possibilities to the researchers. PDC 
are  prepared  by  high  temperature  decomposition  (i.e.  pyrolysis)  of  appropriate  polymers 
containing  organic  groups  in  their  molecules  [1].  Organosilicon  polymers,  namely: 
polycarbosilanes,  polysiloxanes  and  polysilazanes,  are  the  most  widely  applied  precursors  to 
ceramics. Their pyrolysis leads to SiC, Si–C–O and Si–C–N systems, respectively. Importantly, 
in order to get high yields of ceramic materials, cross-linked precursors should be used. 
 
In  the  present  work,  Pd-containing  Si–C–N–O  materials  were  prepared  by  pyrolysis  of 
polysiloxane-silazane  networks  with  incorporated  Pd  particles.  The  initial  networks  were 
obtained by cross-linking of poly(methylhydrosiloxane) with 1,3-divinyldisilazane at two molar 
ratios of Si–H to Si-vinyl groups equal to 1.5:1 and 6:1. The resulting systems were treated with 
palladium(II)  acetate  solution  in  THF  at  room  temperature  in  Ar  atmosphere.  This  led  to  the 
formation  of  polysiloxane-silazane  networks  with  incorporated  Pd  particles.  They  were 
pyrolyzed in the quartz tube furnace in the flow of gaseous nitrogen at the temperatures of 380, 
550, 700 and 1000°C.  
 
All  the  obtained  materials  were  characterized  by  FTIR  and  XPS  spectroscopies,  X-ray 
diffraction, scanning electron microscopy and elemental analysis. Based on the results of these 
studies  it  was  established  that  in  the  initial  networks  silazane  moieties  were  present  and 
unreacted  Si-H  groups  were  preserved.  Pd  incorporation  process  was  accompanied  by  the 
formation  of  metallic  Pd  which  occurred  due  to  the  reducing  properties  of  Si-H  groups 
remaining  in  the  systems.  The  presence  of  Pd  significantly  improved  the  yields  of  materials 
obtained after pyrolysis at various temperatures as compared to the initial networks pyrolyzed at 
the same temperatures.  
 
The materials with incorporated Pd particles were applied as catalysts in isopropyl alcohol 
conversion.  This  reaction  allows  to  test  the  acidic  and  redox  activity  of  a  catalyst  [2].  It  was 
found  that  all  the  Pd-containing  systems  prepared  in  the  work  are  active  in  this  process.  The 
prevailing  type  of  activity  depends,  however,  on  the  temperature  at  which  the  sample  was 
obtained.  The  initial  materials  are  mainly  redox,  whereas  after  pyrolysis  they  turn  into 
predominantly acidic catalysts. 
 
Keywords: polysiloxanes; polysilazanes; palladium catalysts  
 
Acknowledgment 
The  work  was  financially  supported  by  Polish  National  Science  Center  (NCN)  project  number 
014/13/B/ST5/01924 
 
References  
[1]  P. Colombo, G. Mera, R. Riedel, G. D. Sorarú, J. Am. Ceram Soc. 93 (2010)1805. 
[2]  W. Turek, A. Krowiak, Appl. Catal. A : General 417–418 (2012) 102.
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
165
T1: P–32 
Comparative studies on incorporation of platinum particles 
into polysiloxane networks synthesized in different conditions 
 
Edyta Stochmal
1
, and Anna Gruza
1
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH-University of Science and Technology,  
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
Synthesis of polysiloxane networks with the simultaneous introduction of metallic platinum 
was  carried  out.  Metallic  Pt  particles  were  created  by  reduction  of  platinum  ions  by  the  Si-H 
groups present in the systems. The products were synthesized and examined for applications as 
metallic heterogeneous catalysts.  
 
The  statistical  copolymer  –  D
4
/V
4
  polysiloxane  synthesized  by  equilibrium  cationic  ring-
opening polymerization of the corresponding cyclotetrasiloxane monomers  was applied for the 
cross-linking.  The  selected  –  linear  (
H
MM
H
)  or  cyclic  (D
4
H
)  –  hydrosiloxanes  of  different 
molecule  geometry  as  well  as  different  functionality  acted  as  cross-linking  agents  and  as 
reducing  agents  of  platinum  ions  simultaneously.  Pt  ions  were  introduced  into  the  reaction 
system  from PtCl
4
 in THF solution. The influence  of various synthesis parameters such as the 
type of cross-linking agent used, the order of introduction of reagents into the reaction medium, 
the amount of platinum introduced, etc. on the physicochemical properties of the products were 
tested. 
 
Different  analytical  methods  were  applied  for  the  characterization  both  networks  and 
platinum  species  obtained  during  synthesis.  The  control  of  platinum  ions  reduction  was 
monitored  by  UV-vis  spectroscopy.  The  presence  of  characteristic  functional  groups  (created 
during the cross-linking process or participating in it) was examined using IR spectroscopy. The 
presence  of  metallic  platinum  was  explored  by  X-ray  diffraction  studies.  SEM  and  TEM 
methods were applied for the investigation of platinum particles dispersion. Thermal stability of 
products was determined with the application of thermogravimetric analysis. Swelling tests were 
performed to compare the cross-linking degree of networks in the obtained products. 
 
As a result of described syntheses, polysiloxane matrices containing platinum metal particles 
with  the  size  of  a  few  nanometers  were  obtained.  Better  dispersion  of  metal  particles  was 
achieved  for  materials  obtained  using  cyclic  cross-linking  agent.  The  formation  of  different 
amounts  of soluble  fractions in the systems depending on the  type  of cross-linking agent used 
has  been  found.  In  some  cases  the  formation  of  polytetrahydrofuran  as  a  by-product  has  been 
also  identified  [1,  2].  Swelling  investigations  have  shown  varying  cross-linking  degrees  of 
polysiloxane matrices in the resulting systems, depending on the synthesis parameters (e.g. the 
time  of  synthesis  or  the  order  of  reagents  introduction).  The  last  observation  was  confirmed 
additionaly  by  the  results  of  thermogravimetric  studies  –  more  thermally  stable  systems  were 
obtained using a linear cross-linking agent.  
 
Some  results  of  experiments  performed  were  compared  with  the  results  obtained  for  the 
similar Pt-containing systems but received using two-step method [3], in which the introduction 
of platinum is preceded by the synthesis of the polysiloxane network.  
 
Keywords: polysiloxane networks; platinum; synthesis  
 
References  
[1]  G.  Steiner,  C.  Zimmerer,  Polymer  Solids  and  Polymer  Melts  -  Definitions and Physical  Properties, 
Springer - Verlag Berlin Heidelberg Eds. K.F.Arnt, M.D. Lechner (2013) 864-870. 
[2]  J. Turley, Dow Chemical Company, Midland, MI, USA., Private Communication (1965). 
[3]  E. Stochmal, J. Strzezik, A. Krowiak, J. Appl. Polym. Sci. 133 (2016) 1. 
 

---