Мезопористый кремнезем МСМ-48, особенности его синтеза и перспективы применения

  • Татьяна Нефедова Ольденбургский университет имени Карла фон Осецкого, Ольденбург, Германия, Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия
  • Франк Ресснер Ольденбургский университет имени Карла фон Осецкого, Ольденбург, Германия
  • Владимир Федорович Селеменев Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия
Ключевые слова: мезопористый кремнезем, МСМ-48, синтез, перспективы применения.

Аннотация

Аморфный кремнезем - синтетический материал, обладающий уникальными свойствами, незаменимый во многих направлениях современной мировой индустрии, в медицине и косметологии.
Аморфный диоксид кремния представляет собой систему пор разного размера: макро- (d>50 нм), мезо- (2<d<50 нм) и микропоры (d<2 нм).
Успешно синтезированная в 1992 году компанией Mobil группа мезопористых кремнеземов с
узким распределением пор по размеру и развитой площадью поверхности (>1000 м2/г), имеющих об-
щее название M 41S позволила решить проблему неоднородности пор аморфного диоксида кремния.
Важными представителями группы являются МСМ-41 с гексагональной двуxмерной структурой пор,
МСМ-48 с трехмерной кубической и МСМ-50 со слоистой. Кубическая структура MCM-48 организо-
вана таким образом, что создает условия для удобного массопереноса молекул и сокращает диффузи-
онные ограничения, делая этот материал устойчивым к закупорке пор.
В настоящей статье рассмотрены особенности синтеза МСМ-48 и перспективы его примене-
ния. Синтез мезопористого МСМ-48 зависит от многих факторов - температуры, времени реакции,
скорости перемешивания, pH реакционной среды, соотношения исходных компонентов, природы
растворителя, природы прекурсора Si, длины цепочки КПАВ (катионные поверхностно-активные ве-
щества) – и может осуществляется двумя путями: гидротермально- или при комнатной температуре.
Особенности структуры мезопористого кремнезема МСМ-48 делает этот материал привлека-
тельным для применения в процессах катализа, как в качестве катализатора (Si-МСМ-48), так и осно-
вы для катализатора (Al-МСМ-48, Pt/MCM-48, ZnO-CuO/MCM-48), в процессах сорбции и разделения
(MCM-48 модифицированный 3-меркаптопропилтриметоксисиланом, Al-МСМ-48 с бимодальной
системой пор) и в микрофлюидике в роли наностуктурированной ион-секлективной мембраны (слои
МСМ-48, нанесеные на макропористые подложки из α-оксида алюминия и микросит из нитрида
кремния).

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Франк Ресснер, Ольденбургский университет имени Карла фон Осецкого, Ольденбург, Германия

профессор, зав. каф. технической химии 2, института химии, Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого, Ольденбург, Германия

Владимир Федорович Селеменев, Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

профессор каф. аналитической химии, Воронежский государственный Университет, Воронеж

Литература

1. Kuznetsova T.F., Ratko A.I., Eremenko S.I., Russian Journal of Physical Chemistry A,
2012, Vol. 86, No 10, pp. 1730-1734.
2. IUPAC Recommendations, Pure Appl. Chem., 1985, Vol. 57, No 4, pр. 603-619.
3. Yang P., Zhao D., Margolese D.I., Chmelka B.F. et al., Chem. Mater., 1999, Vol. 11, pp. 2813-2826.
4. Kresge C.T., Leonowicz M.E., Roth W.J., Vartuli J.C. et al., Nature, 1992, Vol. 359, pp. 710-712.
5. Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J., Leonowicz M.E. et al., J. Am. Chem. Soc., 1992, Vol. 114, pp. 10834-10843.
6. Huo Q., Margolese D.I., Ciesla U., Feng P. et al., Nature, 1994, Vol. 368, pp. 317-321.
7. Cavalleri M., Hermann K., Knop-Gericke A., Havecker M. et al., J. Catal., 2009, Vol. 262, Iss. 2, pp. 215-223.
8. Ghita D., Rosca P., Stanica Ezeanu D., Revista de Chimie, 2012, Vol. 63, Iss. 10, pp. 1056-1061.
9. Hoang V.T., Huang Q., Kaliaguine S., Langmuir, 2005, Vol. 21, Iss. 5, pp. 2051-2057.
10.Han Y. J., Stuck G. D., Butler A., J. Am. Chem. Soc., 1999, Vol. 121, pp. 9897-9898.
11.Ryoo R., Ko C.H., Kruk M., Antochshuk V. et al., Journal Phys. Chem B., 2000, Vol. 104, Iss. 48, pp. 11465-11471.
12.Chen C.Y., Burkett S.L., Li H.X., Davis M.E., Microporous Mater., Vol. 2, Iss. 1, pp. 27-34.
13.Monnier A., Schüth F., Huo Q., Kumar D. et al., Science, 1993, Vol. 261, Iss. 5126, pp. 1299-1303.
14.Firouzi A., Atef F., Oertli A.G., Stucky G.D. et al., J. Am. Chem. Soc., 1997, Vol. 119, Iss. 15, pp. 3596-3610.
15.Inagaki S., Guan S., Fukushima Y., Ohsuma T. et al., J. Am. Chem. Soc., 1999, Vol. 121, Iss. 41, pp. 9611-9614.
16.Guan S., Inagaki S., Ohsuma T., Terasaki O., J. Am. Chem. Soc., 2000, Vol. 122, Iss. 23,
pp. 5660-5661.
17.Tanev P.T., Pinnavaia T.J., Science, 1995, Vol. 267, Iss. 519, pp. 865-867.
18.Hoa M.L.K., Lu M., Zhang Y., Adv. Colloid Interf. Sci., 2006, Vol. 121, Iss. 1-3, pp. 9-23.
19.Liang Y., Erichsen E.S., Hanzlik M., Anwander R., Chem. Mater., 2008, Vol. 20, Iss. 4, pp. 1451-1458.
20.Xia Y., Mokaya R., Titman J.J., J. Phys. Chem. B, 2004, Vol. 108, Iss. 31, pp. 11361-11367.
21.Liu S., Cool P., Collart O., Van Der Voort P. et al., J. Phys. Chem. B, 2003, Vol. 107, Iss. 38, pp. 10405-10411.
22.Araki S., Doi H., Sano Y., Tanaka S. et al., J. Colloid Interf. Sci., 2009, Vol. 339, Iss. 2, pp. 382-389.
23.Fu X.-C., Chen X., Wang J., Liu J.-H. et al., Electrochim. Acta, 2010, Vol. 56, Iss. 1, pp. 102-107.
24.Huo Q., Margolese D.I., Stucky G.D., Chem. Mater., 1996, Vol. 8, Iss. 5, pp. 1147-1160.
25.Ciesla U., Grün M., Isajeva T., Kurganov A.A. et al., In Access in Nanoporous Materials, Pinnavaia T.J., Thorpe M.F. Eds. Plenum Press. New York, 1995, p 231.
26.Grün M., Unger K.K., Matsumoto A., Tsutsumi K., In Charaterization of Porous Solids IV, Eds. The Royal Society of Chemistry: Cambridge, 1997, p 81.
27.Gallis K.W., Landry C.C., Chem. Mater., 1997, Vol. 9, Iss. 10, pp. 2035-2038.
28.Auvray X., Petipas C., Anthore R., Rico I. et al., J. Phys. Chem., 1989, Vol. 93, Iss. 21, pp. 7458-7464.
29.Schumacher K., Ravikovitch P.I., Du Chesne A., Neimark A.V. et al., Langmuir, 2000, Vol. 16, Iss. 10, pp. 4648-4654.
30.Schumacher K., Grün M., Unger K.K., Microporous Mesoporous Mater., 1999, Vol. 27, Iss. 2-3, pp. 201-206.
31. Matei D., Cursaru L., Mihai S., Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 2016, Vol. 11, No 1, pp. 271-276.
32.Boote B., Subramanian H., Ranjit K.T., Chemical communications, 2007, No 43, pp. 4543-4545.
33.Gaydhankar T.R., Taralkar U.S., Jha R.K., Joshi P.N. et al., Catalysis Communication, 2005, Vol. 6, Iss. 5, pp. 361-366.
34.Gallis K.W., Landry C.C, Chemistry of Materials, 1997, Vol. 9, Iss. 10, pp. 2035-2038. 35.Xia Y., Mokaya R., Titman J.J., J. Phys. Chem. B, 2004, Vol. 108, Iss. 31, pp. 11361-11367.
36.Qin L., Zhao H., Wang H., Liu S., Advanced Materials Research, 2011, Vol. 306- 307, pp. 1420-1424.
37.Kim T.-W., Kleitz F., Paul B., Ryoo R., J. Am. Chem. Soc., 2005, Vol. 127, Iss. 20, pp. 7601-7610.
38.Gavalas G.R., Megiris C.E., Nam S.W., Chem. Eng. Sci., 1989, Vol. 44, Iss. 9, pp. 1829-1835.
39.Tsapatsis M., Kim S., Nam S.W., Gavalas G., Ind. Eng. Chem. Res., 1991, Vol. 30, Iss. 9, pp. 2152-2159.
40.Wang K., Lin Y., Morrisa M.A., Holmes J.D., J. Mater. Chem., 2006, Vol. 16, Iss. 41, pp. 4051-4057.
41.Duan Y., Shen Y., Water Science & Technology, 2017, Vol. 76, Iss. 1, pp. 172-181.
42.Kim D.-J., Cho J.-K., Jang J.-H., Lee S.-C. et al., Applied Catalysis A: General, 2005, Vol. 286, Iss. 1, pp. 36-43.
43.Taba P., Mustafa R.D.P., Ramang L.M., Kasim A.H., Journal of Physics: Conf. Series, 2018, Vol. 979, Conference 1. ID. 012058.
44.Yuan Z.Y., Wang J.Z., Zhang Z.L., Chen T.H., Li H.X. // Microporous Mesoporous Mater. 2001. Vol. 43. Iss. 2. pp. 227-236.
45.Sun J.H., Shan Z., Maschmeyer T., Coppens M.O., Langmuir, 2003, Vol. 19, Iss. 20, pp. 8395-8402.
46.Grimes B.A., Lüdtke S., Unger K.K., Liapis A.I., Journal of Chromatography A, 2002, Vol. 979, Iss. 1-2, pp. 447-466.
47.Liapis A.I., Meyers J.J., Crosser O.K., Journal of Chromatography A, 1999, Vol. 865, Iss. 1-2, pp. 13-25.
48.Guan L.C., Nur H., Endud S., Journal of Physical Science, 2006, Vol. 17, Iss. 1, pp. 65-75.
49.Jeon J.-K., Park H. J., Yim J.-H., Kim J. M. et al., Solid State Phenomena, 2007, Vol. 124- 126, pp. 1757-1760.
50.Schmuhl R., Chowdhury S.R., ten Elshof J.E., van den Berg A. et al., Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2004, Vol. 31, Iss. 1-3, pp. 249-252.
Опубликован
2020-02-12
Как цитировать
Нефедова, Т., Ресснер, Ф., & Селеменев, В. Ф. (2020). Мезопористый кремнезем МСМ-48, особенности его синтеза и перспективы применения. Сорбционные и хроматографические процессы, 20(1), 31-39. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2377