Surface chemistry induced by high energy radiation in silica of small particle structures

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 101, Issue 36, 1997, Pages 7100-7113

  Zhang, Guohong ^a   Mao, Yun ^a,b   Thomas, J Kerry ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADDITION REACTIONS; AROMATIC COMPOUNDS; CHARGE TRANSFER; DIFFUSION IN SOLIDS; ELECTRONS; ENERGY TRANSFER; HYDROGEN; NITROGEN COMPOUNDS; PARTICLES (PARTICULATE MATTER); SPECTROSCOPIC ANALYSIS; SURFACE TREATMENT;

DIMETHYLANILINE; ELECTRON SCAVENGING; METHYL VIOLOGEN; PYRENE;

SILICA;

EID: 0031552908     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp971102n     Document Type: Article

References (92)

1. Rabe, J. G.; Rabe, B.; Allen, A. O. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 3887; J. Phys. Chem. 1966, 70, 1098.
2. Rabe, J. G.; Rabe, B.; Allen, A. O. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 3887; J. Phys. Chem. 1966, 70, 1098.
3. Sutherland, J. W.; Allen, A. O. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1040. Abrams, L.; Allen, A. O. J. Phys. Chem. 1969, 73, 2741.
4. Sutherland, J. W.; Allen, A. O. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1040. Abrams, L.; Allen, A. O. J. Phys. Chem. 1969, 73, 2741.
5. Hentz, R. R. J. Phys. Chem. 1962, 66, 1625. Hentz, R. R.; Wickenden, D. K. J. Phys. Chem. 1969, 73, 817.
6. Hentz, R. R. J. Phys. Chem. 1962, 66, 1625. Hentz, R. R.; Wickenden, D. K. J. Phys. Chem. 1969, 73, 817.
7. Kohn, H. W. J. Phys. Chem. 1962, 66, 1185; J. Phys. Chem. 1964, 68, 3129.
8. Kohn, H. W. J. Phys. Chem. 1962, 66, 1185; J. Phys. Chem. 1964, 68, 3129.
9. Sagert, N. H.; Dyne, P. J. Can. J. Chem. 1967, 45, 615.
10. Shimada, M.; Nakamura, Y.; Kusama, Y.; Udagawa, A.; Takehisa, M. J. Appl. Polym. Sci. 1982, 27, 1259.
11. Bruk, M. A.; Pavlov, G. G. Isaeva; Yunitskaya, E. Ya. Eur. Polym. J. 1986, 22, 169.
12. Emmett, P. H.; Livingston, R.; Zeldes, H.; Kokes, R. J. J. Phys. Chem. 1962, 66, 921.
13. Kazansky, V. B.; Pariisky, G. B.; Voevodsky, V. V. Discuss. Faraday Soc. 1962, 31, 203.
14. Tagieva, M. M.; Kiselev, V. F. Rus. J. Phys. Chem. 1961, 35, 680.
15. Rojo, E. A.; Hentz, R. R. J. Phys. Chem. 1966, 70, 2919.
16. Barter, C.; Wagner, C. D. J. Phys. Chem. 1964, 68, 2381; J. Phys. Chem. 1965, 69, 491.
17. Barter, C.; Wagner, C. D. J. Phys. Chem. 1964, 68, 2381; J. Phys. Chem. 1965, 69, 491.
18. Wong, P. K.; Willard, J. E. J. Phys. Chem. 1968, 72m 2623. Joppien. G. R.; Willard, J. E. J. Phys. Chem. 1972, 76, 3158.
19. Wong, P. K.; Willard, J. E. J. Phys. Chem. 1968, 72m 2623. Joppien. G. R.; Willard, J. E. J. Phys. Chem. 1972, 76, 3158.
20. Wong, P. K.; Allen, A. O. J. Phys. Chem. 1970, 74, 774.
21. Bauer, R. K.; de Mayo, P.; Ware, W. R., Wu, K. C. J. Phys. Chem. 1982, 86, 3781. Bauer, R. K.; Borenstein, R.; de Mayo, P.; Okada, K.; Rafalska, M.; Ware, W. R.; Wu, K. C. J. Am. Chem. Soc. 1982,104, 4635.
22. Bauer, R. K.; de Mayo, P.; Ware, W. R., Wu, K. C. J. Phys. Chem. 1982, 86, 3781. Bauer, R. K.; Borenstein, R.; de Mayo, P.; Okada, K.; Rafalska, M.; Ware, W. R.; Wu, K. C. J. Am. Chem. Soc. 1982,104, 4635.
23. Turro, N. J.; Cheng, C. C.; Mahler, W. J. Am. Chem. Soc. 1984. 106, 5022. Turro, N. J.; Zimmt, M. B.; Gould, I. R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5826.
24. Turro, N. J.; Cheng, C. C.; Mahler, W. J. Am. Chem. Soc. 1984. 106, 5022. Turro, N. J.; Zimmt, M. B.; Gould, I. R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5826.
25. Oelkrug, D.; Fleming, W.; Fulleman, R.; Gunther, R.; Honnen, W.; Krabichler, G.; Schafer, M.; Uhl, S. Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1207. Oelkrug, D.; Reich, S.; Wilkinson, F.; Leicester, P. A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 270.
26. Oelkrug, D.; Fleming, W.; Fulleman, R.; Gunther, R.; Honnen, W.; Krabichler, G.; Schafer, M.; Uhl, S. Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1207. Oelkrug, D.; Reich, S.; Wilkinson, F.; Leicester, P. A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 270.
27. Hite, P.; Kransnansky, R.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 5765. Kransnansky, R.; Koike, K.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4521.
28. Hite, P.; Kransnansky, R.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1986, 90, 5765. Kransnansky, R.; Koike, K.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1990, 94, 4521.
29. Thomas, J. K. The Chemistry of Excitation at Interfaces; ACS Monograph Series 181; American Chemical Society: Washington, DC, 1984.
30. Thomas, J. K. Chem. Rev. 1993, 93, 301.
31. Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1987, 91, 267.
32. Kalyanasundaram, K. Photochemistry in Organized and Constrained Media; Ramamurthy, V., Ed.; VCH.; New York, 1991; Chapter 2.
33. Liu, X.; Zhang, G.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10024; J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2181.
34. Liu, X.; Zhang, G.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10024; J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2181.
35. Mao, Y.; Iu, K.-K.; Thomas, J. K. Langmuir 1994, 10, 709.
36. Zhang, G.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11714.
37. Zhang, G.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11438.
38. Iler, R. K. The Chemistry of Silica: Solubility, Polymernation, Collod and Surface Properties, and Biochemistry; John Wiley & Sons: New York, 1979.
39. Adamson, A. W. Physical Chemistry of Surfaces, 5th ed.; John Wiley & Sons: New York, 1990; Chapter 11.
40. Richards, J. T.; Thomas, J. K. J. Chem. Phys. 1970, 53, 218.
41. Pauly, S. In Polymer Handbook, 3rd ed.; Brandrup, J., Immergut, E. H., Eds.; John Wiley & Sons: New York, 1989; Chapter 6.
42. Zhang, G. Radiation Induced Processes in Polymer Films and on Silica Surfaces. Ph.D. Dissertation, University of Notre Dame, Indiana, 1996.
43. Wertz, J. E.; Bolton, J. R. Electron Spin Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, Capman Hall: New York, 1986.
44. Silin, A. R.; Skuja, L. N. J. Mol. Struct. 1980, 61, 145. Griscom, D. L. J. Non-Cryst. Solids 1985, 73, 51.
45. Silin, A. R.; Skuja, L. N. J. Mol. Struct. 1980, 61, 145. Griscom, D. L. J. Non-Cryst. Solids 1985, 73, 51.
46. Nicollian, E. H.; Brews, J. R. Metal Oxide Semiconductor Physics and Technology; John Wiley & Sons: New York, 1982; Chapter 11.
47. Mao, Y.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2048.
48. Griscom, D. L. J. Non-Cryst. Solids 1984, 68, 301.
49. Zhang, G.; Thomas, J. K. Unpublished results.
50. Nelson, C. M.; Week, R. A. J. Am. Ceram. Soc. 1960, 43, 396. Friebele, E. J.; Higby, P. L.; Cai, T. E. Diffus. Defect Data 1987, 53-54, 203.
51. Nelson, C. M.; Week, R. A. J. Am. Ceram. Soc. 1960, 43, 396. Friebele, E. J.; Higby, P. L.; Cai, T. E. Diffus. Defect Data 1987, 53-54, 203.
52. Samuel, J.; Ottolenghi, M.; Avnir, D. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6398.
53. Mao, Y.; Thomas, J. K. Chem. Phys. Lett. 1994, 226, 127.
54. -•) occurs over several hundred nanoseconds in pulse radiolysis of neutral methanol.
55. Okada, T.; Mori, T.; Mataga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn 1976, 49. 3398. Okada, T.; Tashita, N.; Mataga, N. Chem. Phys. Lett. 1980, 75, 220. Okada, T.; Karaki, I.; Mataga, N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 7191.
56. Okada, T.; Mori, T.; Mataga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn 1976, 49. 3398. Okada, T.; Tashita, N.; Mataga, N. Chem. Phys. Lett. 1980, 75, 220. Okada, T.; Karaki, I.; Mataga, N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 7191.
57. Okada, T.; Mori, T.; Mataga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn 1976, 49. 3398. Okada, T.; Tashita, N.; Mataga, N. Chem. Phys. Lett. 1980, 75, 220. Okada, T.; Karaki, I.; Mataga, N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 7191.
58. Elliot, S. R. Physics of Amorphous Materials, 2nd ed.; Longman Scientific & Technical: England, 1990: Chapter 6.
59. Hsu, K.-J.; Anderson, S. M.; Durant, J. L.; Kaufman, F. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1018.
60. Dixon-Lewis, G.; Williams, D. J. In Comprehensive Chemical Kinetics, Vol. 17: Gas-Phase Combustion, Bamford, C. H., Tipper, C. F. H., Compton, R. G., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1977; Chapter 1.
61. Buxton, G. V.; Greenstock, C. L.; Helman, W. P.; Ross, A. B. J. Phys. Chem. Ref. Data 1988, 17, 513.
62. Sauer, M. C., Jr.; Ward, B. J. Phys. Chem. 1967, 71, 3971.
63. Abell, P. I. Comprehensive Chemical Kinetics, Vol.18: Selected Elementary Reactions; Bamford, C. H.; Tipper, C. F. H., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1976; Chapter 3.
64. Technical data of monospherical silica from E. Merck Industries, Inc.
65. Benesi, H. A.; Jones, A. C. J. Phys. Chem. 1959, 63, 179.
66. Davydov, V. Ya.; Kiselev, A. V.; Zhuravlev, L. T. Trans. Faraday Soc. 1964, 60, 2254.
67. Cai, T. E.; Griscom, D. L.; Friebele, E. J. Phys. Rev. B 1989, 40, 6374.
68. Christensen, H. Int. J. Radiat. Phys. Chem. 1972, 4, 311, Zador, E.; Warman, J. M.; Hummel, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1976, 72, 1368.
69. Christensen, H. Int. J. Radiat. Phys. Chem. 1972, 4, 311, Zador, E.; Warman, J. M.; Hummel, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1976, 72, 1368.
70. Mao, Y.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9909.
71. Xiang, B.; Kevan, L. J. Phys. Chem. 1994, 98, 5120.
72. Solar, S.; Solar, W.; Getoff, N. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1984, 80, 2929. Solar, S.; Solar, W.; Getoff, N.; Holcman, J.; Sehested, K. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1982, 78, 2467.
73. Solar, S.; Solar, W.; Getoff, N. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1984, 80, 2929. Solar, S.; Solar, W.; Getoff, N.; Holcman, J.; Sehested, K. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1982, 78, 2467.
74. Griscom, D. L. J. Ceram. Soc. Jpn. 1991, 99, 923 and references therein.
75. Friebele, E. J.; Griscom, D. L.; Stapelbroek, M.; Weeks, R. A. Phys. Rev. Lett. 1979, 42, 1346. Stapelbroek, M.; Griscom, D. L.; Friebele, E. J.; Sigel, G. H. J. Non-Cryst. Solids 1979, 32, 313.
76. Friebele, E. J.; Griscom, D. L.; Stapelbroek, M.; Weeks, R. A. Phys. Rev. Lett. 1979, 42, 1346. Stapelbroek, M.; Griscom, D. L.; Friebele, E. J.; Sigel, G. H. J. Non-Cryst. Solids 1979, 32, 313.
77. Tsai, T. E.; Griscom, D. L.; Friebele, E. J. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 444. Devine, R. A. B. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 340.
78. Tsai, T. E.; Griscom, D. L.; Friebele, E. J. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 444. Devine, R. A. B. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 340.
79. Hibino, Y.; Hanafusa, H.; J. Appl. Phys. 1986, 60, 1797. Friebele, E. J.; Sigel, G. H.; Griscom, D. L. Appl. Phys. Lett. 1979, 32, 313.
80. Hibino, Y.; Hanafusa, H.; J. Appl. Phys. 1986, 60, 1797. Friebele, E. J.; Sigel, G. H.; Griscom, D. L. Appl. Phys. Lett. 1979, 32, 313.
81. Hayes, W.; Kane, M. J.; Salminen, O.; Wood, R. L.; Doherty, S. J. Phys. C 1984, 17, 2943. Fisher, A. J.; Hayes, W.; Stoneham, A. M. Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 2667.
82. Hayes, W.; Kane, M. J.; Salminen, O.; Wood, R. L.; Doherty, S. J. Phys. C 1984, 17, 2943. Fisher, A. J.; Hayes, W.; Stoneham, A. M. Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 2667.
83. Tanimura, K.; Tanaka, T.; Itoh, N. Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 423. Tanimura, K.; Itoh, C.; Itoh, N. J. Phys. C. 1988, 21, 1869. Itoh, C.; Tanimura, K.; Itoh, N. J. Pyhs. C. 1988, 21, 4693. Itoh, C.; Suzuki, T.; Itoh, N. Phys. Rev. B 1990, 41, 3794.
84. Tanimura, K.; Tanaka, T.; Itoh, N. Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 423. Tanimura, K.; Itoh, C.; Itoh, N. J. Phys. C. 1988, 21, 1869. Itoh, C.; Tanimura, K.; Itoh, N. J. Pyhs. C. 1988, 21, 4693. Itoh, C.; Suzuki, T.; Itoh, N. Phys. Rev. B 1990, 41, 3794.
85. Tanimura, K.; Tanaka, T.; Itoh, N. Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 423. Tanimura, K.; Itoh, C.; Itoh, N. J. Phys. C. 1988, 21, 1869. Itoh, C.; Tanimura, K.; Itoh, N. J. Pyhs. C. 1988, 21, 4693. Itoh, C.; Suzuki, T.; Itoh, N. Phys. Rev. B 1990, 41, 3794.
86. Tanimura, K.; Tanaka, T.; Itoh, N. Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 423. Tanimura, K.; Itoh, C.; Itoh, N. J. Phys. C. 1988, 21, 1869. Itoh, C.; Tanimura, K.; Itoh, N. J. Pyhs. C. 1988, 21, 4693. Itoh, C.; Suzuki, T.; Itoh, N. Phys. Rev. B 1990, 41, 3794.
87. Saeta, P. N.; Greene, B. I. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 3588. Audebert, P.; Daguzan, P.; Dos Santos, A.; Gauthier, J. C.; Geindre, J. P.; Guizard, S.; Hamoniaux, G.; Krastev, K.; Martin, P.; Petite, G.; Antonetti, A. Phys. Rev. Lett. 1994, 73, 1990.
88. Saeta, P. N.; Greene, B. I. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 3588. Audebert, P.; Daguzan, P.; Dos Santos, A.; Gauthier, J. C.; Geindre, J. P.; Guizard, S.; Hamoniaux, G.; Krastev, K.; Martin, P.; Petite, G.; Antonetti, A. Phys. Rev. Lett. 1994, 73, 1990.
89. Shluger, A. L. J. Phys. C 1988, 21, L431. Shluger, A. L. Stefanovich, E. Phys. Rev. B 1990, 42, 9664.
90. Shluger, A. L. J. Phys. C 1988, 21, L431. Shluger, A. L. Stefanovich, E. Phys. Rev. B 1990, 42, 9664.
91. Song, K. S.; Williams, R. T. Self Trapped Excitons, 2nd ed.; Springer Series in Solid State Sciences 105; Springer-Verlag; Berlin, 1996; Chapter 7.
92. Vigouroux, J. P.; Durand, J. P.; LeMoel, A.; Le Gressus, C.; Griscom, D. L. J. Appl. Phys. 1985, 57, 5139.