Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату
Silicas of MCM-41?type with reactive functional groups are widely used as starting substrates in large variety of post?synthetic chemical modification pathways. Therefore, variation of their structural characteristics in the process of templated sol?gel synthesis or post-synthetic treatment is of gr...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/695 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543951830384640 |
|---|---|
| author | Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Belyakova, L. O. Oranska, O. I. |
| author_facet | Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Belyakova, L. O. Oranska, O. I. |
| author_sort | Roik, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-12-03T12:01:53Z |
| description | Silicas of MCM-41?type with reactive functional groups are widely used as starting substrates in large variety of post?synthetic chemical modification pathways. Therefore, variation of their structural characteristics in the process of templated sol?gel synthesis or post-synthetic treatment is of great importance. The aim of this work was to elucidate the influence of template agent selection on structural features of MCM-41?type materials with surface silanol and 3?chloropropyl groups. For this purpose, template-assisted sol-gel condensation of structure forming silanes (tetraethyl orthosilicate and 3?chloropropyltriethoxysilane) was carried out in the presence of decyltrimethylammonium bromide as structure-directing agent. The capability of cyclic oligosaccharide (?-cyclodextrin) to interact with surfactant micelles in the process of hydrothermal sol-gel synthesis and to influence the formation of mesoporous structure of silica materials was studied. The IR spectroscopy was applied to carry out control under the complete removal of template moieties from pores by extraction procedure and to confirm introduction of 3?chloropropyl groups into the surface layer of synthesized silicas. Arrangement of mesoscale pores and structural parameters were estimated from the results of X?ray diffraction and low-temperature adsorption-desorption of nitrogen. It has been found that ??cyclodextrin as component of hybrid template has positive effect on porous structure of 3-chloropropyl-functionalized MCM-41-type silica causing increase of surface area accompanied with preservation of pore ordering. Moreover, both ionic surfactant and oligosaccharide components of hybrid template act as porogens during sol-gel condensation of structure forming silanes enable to prepare silica materials with micro-mesoporosity. Proposed approach can be useful in synthesis of MCM?41?type silicas with surface linker groups and controlled structural characteristics (pore size, geometry and ordering), which have great potential as substrates in design of sophisticated materials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:06Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-695 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:36Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6952023-12-03T12:01:53Z Hybrid template directed hydrothermal synthesis of MCM-41 silicas with surface silanol and 3-chloropropyl groups Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Belyakova, L. O. Oranska, O. I. MCM-41-type silica sol-gel synthesis β-cyclodextrin decyltrimethylammonium bromide 3 chloropropyltriethoxysilane IR spectroscopy X-ray diffraction low-temperature adsorption-desorption of nitrogen кремнезем типу MCM-41 золь-гель синтез β-циклодекстрин децилтриметиламоній бромід (3 хлоропропіл)триетоксисилан IЧ спектроскопія рентгенівська дифракція низькотемпературна адсорбція десорбція азоту Silicas of MCM-41?type with reactive functional groups are widely used as starting substrates in large variety of post?synthetic chemical modification pathways. Therefore, variation of their structural characteristics in the process of templated sol?gel synthesis or post-synthetic treatment is of great importance. The aim of this work was to elucidate the influence of template agent selection on structural features of MCM-41?type materials with surface silanol and 3?chloropropyl groups. For this purpose, template-assisted sol-gel condensation of structure forming silanes (tetraethyl orthosilicate and 3?chloropropyltriethoxysilane) was carried out in the presence of decyltrimethylammonium bromide as structure-directing agent. The capability of cyclic oligosaccharide (?-cyclodextrin) to interact with surfactant micelles in the process of hydrothermal sol-gel synthesis and to influence the formation of mesoporous structure of silica materials was studied. The IR spectroscopy was applied to carry out control under the complete removal of template moieties from pores by extraction procedure and to confirm introduction of 3?chloropropyl groups into the surface layer of synthesized silicas. Arrangement of mesoscale pores and structural parameters were estimated from the results of X?ray diffraction and low-temperature adsorption-desorption of nitrogen. It has been found that ??cyclodextrin as component of hybrid template has positive effect on porous structure of 3-chloropropyl-functionalized MCM-41-type silica causing increase of surface area accompanied with preservation of pore ordering. Moreover, both ionic surfactant and oligosaccharide components of hybrid template act as porogens during sol-gel condensation of structure forming silanes enable to prepare silica materials with micro-mesoporosity. Proposed approach can be useful in synthesis of MCM?41?type silicas with surface linker groups and controlled structural characteristics (pore size, geometry and ordering), which have great potential as substrates in design of sophisticated materials. Кремнеземи типу МСМ?41 з реакційноздатними функціональними групами широко використовуються як субстрати у великому розмаїтті напрямків пост-синтетичного модифікування. Тому дуже важливим є варіювання їхніх структурних характеристик у процесі темплатного золь?гель синтезу чи пост-синтетичної обробки. Метою даної роботи було визначення впливу темплатного агента на структуру матеріалів типу МСМ?41 з поверхневими силанольними та 3?хлоропропільними групами. Для цього було здійснено темплатну золь?гель конденсацію структуроутворюючих силанів (тетраетилортосилікату та 3?хлоропропілтриетоксисилану) у присутності децилтриметиламоній броміду як структуруючого агента. Було досліджено здатність циклічного олігосахариду (?-циклодекстрину) взаємодіяти з міцелами поверхнево?активної речовини в процесі гідротермального золь?гель синтезу та впливати на формування мезопористої структури кремнеземних матеріалів. Контроль повноти вилучення темплату з пор у результаті екстракції та підтвердження введення 3?хлоропропільних груп у поверхневий шар синтезованих кремнеземів здійснювали з використанням ІЧ спектроскопії. Впорядкування мезорозмірних пор та структурні параметри оцінювали за результатами рентгенівської дифракції та низькотемпературної адсорбції?десорбції азоту. Встановлено, що ?-циклодекстрин як компонент гібридного темплату має позитивний вплив на пористу структуру 3?хлоропропілфункціоналізованого кремнезему типу МСМ?41, спричиняючи зростання питомої поверхні, що супроводжується збереженням впорядкування пор. Крім того, обидві складові гібридного темплату, йонна поверхнево?активна речовина та олігосахарид, діють як пороутворювачі впродовж золь?гель конденсації структуроутворюючих силанів, що дає змогу одержати мікро-мезопористі кремнеземні матеріали. Запропонований підхід може бути корисним у синтезі кремнеземів типу МСМ?41 з поверхневими лінкерними групами та контрольованими структурними характеристиками (розмір пор, геометрія та впорядкування), які мають великі перспективи як субстрати в дизайні складних матеріалів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-11-22 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/695 10.15407/hftp14.04.464 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 464-473 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 464-473 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 4 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 464-473 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/695/710 Copyright (c) 2023 N. V. Roik, I. M. Trofymchuk, L. O. Belyakova, O. I. Oranska |
| spellingShingle | кремнезем типу MCM-41 золь-гель синтез β-циклодекстрин децилтриметиламоній бромід (3 хлоропропіл)триетоксисилан IЧ спектроскопія рентгенівська дифракція низькотемпературна адсорбція десорбція азоту Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Belyakova, L. O. Oranska, O. I. Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title | Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title_alt | Hybrid template directed hydrothermal synthesis of MCM-41 silicas with surface silanol and 3-chloropropyl groups |
| title_full | Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title_fullStr | Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title_full_unstemmed | Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title_short | Гідротермальний синтез кремнеземів МСМ 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| title_sort | гідротермальний синтез кремнеземів мсм 41 з поверхневими силанольними та 3 хлоропропільними групами за участі гібридного темплату |
| topic | кремнезем типу MCM-41 золь-гель синтез β-циклодекстрин децилтриметиламоній бромід (3 хлоропропіл)триетоксисилан IЧ спектроскопія рентгенівська дифракція низькотемпературна адсорбція десорбція азоту |
| topic_facet | MCM-41-type silica sol-gel synthesis β-cyclodextrin decyltrimethylammonium bromide 3 chloropropyltriethoxysilane IR spectroscopy X-ray diffraction low-temperature adsorption-desorption of nitrogen кремнезем типу MCM-41 золь-гель синтез β-циклодекстрин децилтриметиламоній бромід (3 хлоропропіл)триетоксисилан IЧ спектроскопія рентгенівська дифракція низькотемпературна адсорбція десорбція азоту |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/695 |
| work_keys_str_mv | AT roiknv hybridtemplatedirectedhydrothermalsynthesisofmcm41silicaswithsurfacesilanoland3chloropropylgroups AT trofymchukim hybridtemplatedirectedhydrothermalsynthesisofmcm41silicaswithsurfacesilanoland3chloropropylgroups AT belyakovalo hybridtemplatedirectedhydrothermalsynthesisofmcm41silicaswithsurfacesilanoland3chloropropylgroups AT oranskaoi hybridtemplatedirectedhydrothermalsynthesisofmcm41silicaswithsurfacesilanoland3chloropropylgroups AT roiknv gídrotermalʹnijsintezkremnezemívmsm41zpoverhnevimisilanolʹnimita3hloropropílʹnimigrupamizaučastígíbridnogotemplatu AT trofymchukim gídrotermalʹnijsintezkremnezemívmsm41zpoverhnevimisilanolʹnimita3hloropropílʹnimigrupamizaučastígíbridnogotemplatu AT belyakovalo gídrotermalʹnijsintezkremnezemívmsm41zpoverhnevimisilanolʹnimita3hloropropílʹnimigrupamizaučastígíbridnogotemplatu AT oranskaoi gídrotermalʹnijsintezkremnezemívmsm41zpoverhnevimisilanolʹnimita3hloropropílʹnimigrupamizaučastígíbridnogotemplatu |