Структура и сорбционные свойства мезопористых кремнеземов, синтезированных при варьировании температуры и кремниевой основы
Аннотация
Упорядоченные мезопористые кремнезёмы могут быть использованы как эффективные адсорбенты для выделения и очистки веществ различной полярности. Ранее было показано, что такие материалы способны селективно сорбировать α-токоферол и β-каротин. Однако для достижения максимальной эффективности процесса необходим выбор оптимальных условий синтеза сорбентов. Множество работ посвящено рассмотрению изменений структурных характеристик в зависимости от условий синтеза. Однако корреляция между этими условиями и сорбционными свойствами практически не изучена. Цель работы - изучение структурных и сорбционных свойств наноструктурированных аналогов SBA-15 при варьировании температуры и источника оксида кремния.
Синтез кремнезёмов осуществляли методом золь-гель синтеза с гидротермальной обработкой в реакционной смеси, включающей коллоидный раствор силиката Ludox HS-40 или тетраэтоксисилан в качестве источника оксида кремния, Pluronic P123, HCl и H2O. Методами низкотемпературной адсорбции/десорбции азота и ИК-спектроскопии проведён анализ структуры синтезированных материалов. Методом динамического рассеяния света изучено мицеллообразование триблоксополимера Pluronic P123 в зависимости от температуры.
Влияние температуры на свойства кремнезёмов проявляется, прежде всего, в зависимости мицеллообразования триблоксополимера от указанного параметра. В условиях синтеза из тетраэтоксисилана при температурах выше 21 °C образуются материалы с упорядоченной структурой, т. к. в этих условиях формируется гексагональная фаза шаблона. При этом в случае использования в качестве источника оксида кремния Ludox HS-40 не удалось получить материалы с аналогичной структурой, требуется изменение кислотности среды.
Рассмотрена сорбция в статических условиях α-токоферола и β-каротина синтезированными материалами. Проведено сопоставление сорбционных свойств кремнезёмов с их структурой и природой сорбционных центров. Отмечено, что количество сорбированного вещества выше для материалов с большей площадью поверхности и высокой степенью упорядочения.
Скачивания
Литература
Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J., Le-onowicz M.E. et al., J. Am. Chem. Soc., 1992, Vol. 114, pp. 10834-10843.
Yanagisawa T., Shimizu T., Kuroda K., Kato C., Bull. Chem. Soc. Jpn., 1990, Vol. 63, pp. 988-992.
Li G., Wang B., Wang Z., Li Z. et al., J. Phys. Chem. C, 2018, Vol. 122(35), pp. 20210-20231.
Gamero-Quijano A., Karman C., Vila N., Herzog G. et al., Langmuir, 2017, Vol. 33, pp. 4224-4234.
Deng X., Schmidt W., Tüysüz H., Chem-istry of Material, 2014, Vol. 26, No 21, pp. 6127-6134.
Yilmaz M. S., Palantoken A., Piskin S., Journal of Non-Crystalline Solids, 2016, Vol. 437, pp. 80-86.
Basak. R., Bandyopadhyay R., Lang-muir, 2013, Vol. 29, pp. 4350-4356.
Emparan-Legaspi M.J., Gonzalez J., Gonzalez-Carrillo G., Ceballos-Magana S.G. et al., Microporous and Mesoporous Mate-rials, 2020, Vol. 294, pp. 109942-109950.
Hafezian S.M., Azizi S.N., Biparva P., Bekhradnia A., Journal of Chromatography B, 2019, Vol. 1108, pp. 1-10.
Dua L.-J., Yi L., Ye L.-H., Chen Y.-B. et al., Journal of Chromatography A, 2018, Vol. 1537, pp. 10-20.
Kim J., Desch R.J., Thiel S.W., Gu-liants V.V. et al., Microporous and Mesopo-rous Materials, 2012, Vol. 149, pp. 60-68.
Zhao D., Feng G., Huo Q., Melosh N. et al., Science, 1998, Vol. 279, pp. 548-552.
Krizhanovskaya О.О., Sinyaeva L.A., Karpov S.I., Selemenev V.F. et al., Sorbtsionnye i khromatograficheskiye protsessy, 2014, Vol. 14, No 5, pp. 784-794.
Krizhanovskaya О.О., Borodina E.V., Karpov S.I., Selemenev V.F. et al., Sorbtsionnye i khromatograficheskiye protsessy, 2012, Vol. 12, No 4, pp. 583-591.
Chandrasekar G., Vinu A., Murugesan V., Hartmann M., Studies in Sur-face Science and Catalysis, 2005, Vol. 158, pp. 1169-1176.
Kohno Y., Kato Y., Shibata M., Fu-kuhara C. et al., Microporous and Mesopo-rous Materials, 2016, Vol. 220, pp. 1-6.
Korzeniowska A., Strzempek W., Makowski W., Menaszek E. et al., Mi-croporous and Mesoporous Materials, 2020, Vol. 294, pp. 109903-109910.
Branton P.J., Hall P.G., Sing K.S.W., Adsorption, 1994, Vol. 1, pp. 77-81.
Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P. et al., J. Pure Appl. Chem., 2015, Vol. 87(9-10), pp. 1051-1069.
Wanka G., Hoffmann H., Ulbricht W., Macromolecules, 1994, Vol. 27, pp. 4145-4159.
Groen J.C., Peffer L.A.A., Perez-Ramırez J., Microporous and Mesoporous Materials, 2003, Vol. 60, pp. 1-17.
Choma J., Jaroniec M., Applied Sur-face Science, 2007, Vol. 253, pp. 5587-5590.
Boyd I.W., Appl. Phys. Lett., 1987, Vol. 51, pp. 418-421.
Monash P., Pugazhenthin G., Korean J. Chem. Eng., 2010, Vol. 27, No 4, pp. 1184-1191.
Dailey J.S., Pinnavaia T.J., Chem. Mater., 1992, Vol. 4, pp. 855-863.
Zhao X.S., Lu G.Q., Whittaker A.K., Millar G.J. et at, J. Phys. Chem. B, 1997, Vol. 101, No 33, pp. 6525-6531.
Almeida R.M., Pantano C.G., J. Appl. Phys., 1990, Vol. 68, No 8, pp. 4225-4232.
Almeida R.M., Marques A.C. Charac-terization of Sol-Gel Materials by Infrared Spectroscopy. In: Klein L., Aparicio M., Jiti-anu A. (eds) Handbook of Sol-Gel Science and Technology. Springer, Cham, 2018, pp.1122-1134.
Karpov S.I., Roessner F., Selemenev V.F., Nechaeva L.S. et al., Sorbtsionnye i khromatograficheskiye protsessy, 2013, Vol. 13, No 3, pp. 273-283
