Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників
Templated sol-gel synthesis of MCM-41?type mesoporous silicas was realized in the presence of azo dyes (alizarin yellow and methyl red) as co-templates and silanes obtained on their basis as structure-forming components. It has been found from the results of low-temperature adsorption-desorption of...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/512 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543910164168704 |
|---|---|
| author | Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. |
| author_facet | Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. |
| author_sort | Roik, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | Templated sol-gel synthesis of MCM-41?type mesoporous silicas was realized in the presence of azo dyes (alizarin yellow and methyl red) as co-templates and silanes obtained on their basis as structure-forming components. It has been found from the results of low-temperature adsorption-desorption of nitrogen that using of azo dyes and dye-containing silanes in sol-gel synthesis leads to the substantial increase of surface area and total pore volume, and decrease of pore diameter of obtained mesoporous organosilicas. The X-ray diffraction analysis proved formation of hexagonally arranged structure of mesopores in synthesized organosilicas. It has been demonstrated due to visualization of mesoporous structure by transmission electron microscopy that all synthesized materials have hexagonally arranged structure of cylindrical pores, entrances to which are oriented outside of particles that provide accessibility of functional groups for sorbate molecules. Obtained organosilicas of MCM-41 type were used in study of dyes sorption from diluted phosphate buffer solutions as dependent on their equilibrium concentration, pH of medium, and duration of contact. It has been found that the most efficient sorption of alizarin yellow takes place at рН ~ 3 and methyl red at рН = 2.5-5.0. Analysis of kinetic curves carried out using Lagergren, Ho?McKey, and Weber-Morris models has shown that process of azo dyes sorption by organosilicas is described by kinetic model of pseudo?second order. The parameters of equilibrium sorption of alizarin yellow and methyl red on organosilicas of MCM?41 type were calculated using Langmuir, Freundlich, Redlich?Peterson, and Brunauer?Emmett?Teller models. Sorption of a number of acid dyes from their individual solutions was studied at pH 4.8. It has been found that chemical immobilization of methyl red on silica surface causes increase of acid dyes sorption. The contribution of cooperative interactions, which arise between the aromatic groups of azo dyes immobilized in surface layer of silica and dye molecules in a solution, in the process of their sorption was confirmed. Modification of silica surface with capable to self-aggregation dyes is a promising way in chemical design of sorption-active materials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:43Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-512 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:03Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5122022-06-29T10:03:19Z Chemically modified mesoporous silicas of MCM 41 type for dyes sorption Химически модифицированные мезопористые кремнеземы типа МСМ 41 для сорбции красителей Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. sol-gel synthesis mesoporous silica chemical modification dyes sorption золь-гель синтез мезопористий кремнезем хімічне модифікування барвники сорбція золь-гель синтез мезопористый кремнезем химическое модифицирование красители сорбция Templated sol-gel synthesis of MCM-41?type mesoporous silicas was realized in the presence of azo dyes (alizarin yellow and methyl red) as co-templates and silanes obtained on their basis as structure-forming components. It has been found from the results of low-temperature adsorption-desorption of nitrogen that using of azo dyes and dye-containing silanes in sol-gel synthesis leads to the substantial increase of surface area and total pore volume, and decrease of pore diameter of obtained mesoporous organosilicas. The X-ray diffraction analysis proved formation of hexagonally arranged structure of mesopores in synthesized organosilicas. It has been demonstrated due to visualization of mesoporous structure by transmission electron microscopy that all synthesized materials have hexagonally arranged structure of cylindrical pores, entrances to which are oriented outside of particles that provide accessibility of functional groups for sorbate molecules. Obtained organosilicas of MCM-41 type were used in study of dyes sorption from diluted phosphate buffer solutions as dependent on their equilibrium concentration, pH of medium, and duration of contact. It has been found that the most efficient sorption of alizarin yellow takes place at рН ~ 3 and methyl red at рН = 2.5-5.0. Analysis of kinetic curves carried out using Lagergren, Ho?McKey, and Weber-Morris models has shown that process of azo dyes sorption by organosilicas is described by kinetic model of pseudo?second order. The parameters of equilibrium sorption of alizarin yellow and methyl red on organosilicas of MCM?41 type were calculated using Langmuir, Freundlich, Redlich?Peterson, and Brunauer?Emmett?Teller models. Sorption of a number of acid dyes from their individual solutions was studied at pH 4.8. It has been found that chemical immobilization of methyl red on silica surface causes increase of acid dyes sorption. The contribution of cooperative interactions, which arise between the aromatic groups of azo dyes immobilized in surface layer of silica and dye molecules in a solution, in the process of their sorption was confirmed. Modification of silica surface with capable to self-aggregation dyes is a promising way in chemical design of sorption-active materials. Осуществлен темплатный золь?гель синтез мезопористых кремнеземов типа МСМ?41 в присутствии азокрасителей (ализаринового желтого и метилового красного) как сотемплатов и силанов, полученных на их основе, как структурообразующих компонентов. По результатам низкотемпературной адсорбции?десорбции азота установлено, что использование азокрасителей или красительсодержащих силанов в золь-гель синтезе приводит к существенному увеличению удельной поверхности и общего объема пор, а также уменьшению диаметра пор полученных мезопористых органокремнеземов. Рентгенофазовым анализом доказано формирование гексагонально упорядоченной структуры мезопор в синтезированных органокремнеземах. Путем визуализации мезопористой структуры методом трансмиссионной электронной микроскопии показано, что все синтезированные органокремнеземы имеют гексагонально упорядоченное строение цилиндрических пор, входы в которые ориентированы наружу частиц, что обеспечивает доступность функциональных групп для молекул сорбата. Полученные органокремнеземы типа МСМ?41 использовали для изучения сорбции красителей из разбавленных фосфатных буферных растворов в зависимости от их равновесной концентрации, рН среды и длительности контакта. Установлено, что наиболее эффективная сорбция ализаринового желтого происходит при рН ~ 3, а метилового красного при рН = 2.5–5.0. Анализ кинетических кривых с использованием моделей Лагергрена, Хо?МакКея и Вебера?Морриса показал, что процесс сорбции азокрасителей органокремнеземами описывается кинетической моделью псевдовторого порядка. По моделям Ленгмюра, Фрейндлиха, Редлиха-Петерсона и Брунауэра-Эммета-Теллера рассчитаны параметры равновесной сорбции ализаринового желтого и метилового красного на органокремнеземах типа МСМ-41. Изучена сорбция ряда кислотных красителей из их индивидуальных растворов при рН 4.8. Установлено, что химическая иммобилизация метилового красного на поверхности кремнезема приводит к увеличению сорбции кислотных красителей. Подтвержден вклад в процесс их сорбции кооперативных взаимодействий, которые возникают между ароматическими группами азокрасителей, иммобилизованных в поверхностном слое кремнеземов, и молекулами красителей в растворе. Модифицирование поверхности кремнеземов склонными к самоагрегированию красителями является перспективным подходом в химическом дизайне сорбционно-активных материалов. Здійснено темплатний золь?гель синтез мезопористих кремнеземів типу МСМ?41 у присутності азобарвників (алізаринового жовтого та метилового червоного) як котемплатів та силанів, одержаних на їх основі, як структуроутворюючих компонентів. За результатами низькотемпературної адсорбції?десорбції азоту встановлено, що використання азобарвників або барвниквмісних силанів у золь-гель синтезі приводить до суттєвого зростання питомої поверхні і загального об’єму пор, а також зменшення діаметра пор одержаних мезопористих органокремнеземів. Рентгенофазовим аналізом доведено формування гексагонально впорядкованої структури мезопор у синтезованих органокремнеземах. Шляхом візуалізації мезопористої структури методом трансмісійної електронної мікроскопії показано, що всі синтезовані органокремнеземи мають гексагонально впорядковану будову циліндричних пор, входи до яких орієнтовані назовні частинок, що забезпечує доступність функціональних груп для молекул сорбата. Одержані органокремнеземи типу МСМ?41 використано для вивчення сорбції барвників з розведених фосфатних буферних розчинів у залежності від їх рівноважної концентрації, рН середовища та тривалості контакту. Встановлено, що найбільш ефективна сорбція алізаринового жовтого відбувається при рН ~ 3, а метилового червоного при рН = 2.5–5.0. Аналіз кінетичних кривих з використанням моделей Лагергрена, Хо?МакКея та Вебера?Морріса показав, що процес сорбції азобарвників органокремнеземами описується кінетичною моделлю псевдодругого порядку. За моделями Ленгмюра, Фрейндліха, Редліха-Петерсона та Брунауера-Еммета-Теллера розраховано параметри рівноважної сорбції алізаринового жовтого та метилового червоного на органокремнеземах типу МСМ-41. Вивчено сорбцію ряду кислотних барвників з їх індивідуальних розчинів при рН 4.8. Встановлено, що хімічна іммобілізація метилового червоного на поверхні кремнезему приводить до збільшення сорбції кислотних барвників. Підтверджено внесок у процес їх сорбції кооперативних взаємодій, що виникають між ароматичними групами азобарвників, іммобілізованих у поверхневому шарі кремнеземів, та молекулами барвників, що постачаються з розчину. Модифікування поверхні кремнеземів схильними до самоагрегації барвниками є перспективним шляхом хімічного дизайну сорбційно-активних матеріалів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/512 10.15407/hftp10.03.248 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 248-271 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 248-271 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 248-271 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/512/515 Copyright (c) 2019 N. V. Roik, L. A. Belyakova, M. O. Dziazko |
| spellingShingle | золь-гель синтез мезопористий кремнезем хімічне модифікування барвники сорбція Roik, N. V. Belyakova, L. A. Dziazko, M. O. Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title | Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title_alt | Chemically modified mesoporous silicas of MCM 41 type for dyes sorption Химически модифицированные мезопористые кремнеземы типа МСМ 41 для сорбции красителей |
| title_full | Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title_fullStr | Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title_full_unstemmed | Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title_short | Хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу МСМ-41 для сорбції барвників |
| title_sort | хімічно модифіковані мезопористі кремнеземи типу мсм-41 для сорбції барвників |
| topic | золь-гель синтез мезопористий кремнезем хімічне модифікування барвники сорбція |
| topic_facet | sol-gel synthesis mesoporous silica chemical modification dyes sorption золь-гель синтез мезопористий кремнезем хімічне модифікування барвники сорбція золь-гель синтез мезопористый кремнезем химическое модифицирование красители сорбция |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/512 |
| work_keys_str_mv | AT roiknv chemicallymodifiedmesoporoussilicasofmcm41typefordyessorption AT belyakovala chemicallymodifiedmesoporoussilicasofmcm41typefordyessorption AT dziazkomo chemicallymodifiedmesoporoussilicasofmcm41typefordyessorption AT roiknv himičeskimodificirovannyemezoporistyekremnezemytipamsm41dlâsorbciikrasitelej AT belyakovala himičeskimodificirovannyemezoporistyekremnezemytipamsm41dlâsorbciikrasitelej AT dziazkomo himičeskimodificirovannyemezoporistyekremnezemytipamsm41dlâsorbciikrasitelej AT roiknv hímíčnomodifíkovanímezoporistíkremnezemitipumsm41dlâsorbcííbarvnikív AT belyakovala hímíčnomodifíkovanímezoporistíkremnezemitipumsm41dlâsorbcííbarvnikív AT dziazkomo hímíčnomodifíkovanímezoporistíkremnezemitipumsm41dlâsorbcííbarvnikív |