Organofunctionalization of silica and phyllosilicate from silylating agents incorporating thiourea

Novas matrizes de sílica gel organofuncionalizadas foram preparadas através da incorporação da molécula de tiouréia nos agentes sililantes comerciais de cadeias lineares contendo de um a três átomos de nitrogênio em suas estruturas, na presença de sulfato de amônio, como catalisador. Utilizou-se um novo método de preparação do novo agente modificado não envolvendo a presença de solvente na etapa inicial, o que difere daqueles que usam algum tipo de solvente orgânico, não só na etapa inicial, como também em reações sucessivas de imobilização. As matrizes foram denominadas conforme o número de nitrogênios contidos em suas superfícies, sendo S-NT, S-2NT e S-3NT, de acordo com os crescentes átomos de nitrogênio contidos no agente de origem. Através do processo sol-gel foram sintetizados os filossilicatos correspondentes às superfícies de sílica modificada. Nessa etapa, os agentes incorporados com tiouréia foram dissolvidos em etanol e adicionados a uma solução de nitrato de níquel em meio básico, obedecendo a relação molar Si/Ni como sendo 4/3. Assim, foram obtidos filossilicatos similares ao talco, que apresenta o magnésio nos sítios octaédricos, envoltos por duas camadas de silicato, onde o silício está acomodado nos sítios tetraédricos. Para a síntese da estrutura similar ao talco natural é fundamental que a razão molar mencionada seja obedecida. As técnicas de caracterização utilizadas permitiram a compreensão das estruturas, bem como algumas de suas propriedades. Para os filossilicatos, foi fundamental a análise por difração de raios-X, para observar os planos de reflexões correspondentes aos da amostra de estruturas do tipo talco e comparar os sinais e as distâncias interlamelares de todos os materiais. A capacidade de adsorção de íons cobre foi estudada para as três matrizes de sílica. Os materiais apresentaram capacidade máxima de adsorção crescente na seguinte ordem. S2NT < SNT < S-3NT, ou seja, a matriz contendo dois átomos de nitrogênio em sua estrutura apresentou menor capacidade, que por sua vez é menor do que a matriz contendo três átomos de nitrogênio nas cadeias. Esse resultado está de acordo com os percentuais de nitrogênio para cada amostra, calculados pela análise elementar. A energética da interação íons cobre/centros básicos de Lewis foi determinada por titulação calorimétrica. Os dados permitiram obter a isoterma de Langmuir e através de sua regressão linear, calcular os parâmetros termodinâmicos que se apresentaram favoráveis à complexação do cobre.New silica gel organofunctionalized surfaces were synthesized by incorporating the thiourea molecule in the commercial silylanting agents with linear chains containing from one to three nitrogen atoms on their structures, in presence of ammonium sulphate as catalyst. This method for new modified silylating agent preparation does not require any solvent for the first step reaction. The most usefull described processes are based on the use of solvent not only on the first step, but also on the immobilization reactions. The materiaIs were named following to the number of nitrogen atoms attached to the aliphatic organic chains containing on surfaces, as S-NT, S-2NT and S-3NT, from one to three nitrogen atoms derived from silylating agents, respectively. From sol-gel process the analogous phyllosilicates from modified silica surfaces were synthesized. In this step, the functionalized agent was dissolved in ethanol and added to a nickel nitrate solution, in basic condition, following the molar ratio Si/Ni as 4/3. Therefore, the obtained talc-like phyllosilicate, presented the magnesium atom in octahedral sites, which are located between two tetrahedral silicate layers. To synthesize a talc-like structure, the mentioned molar ratio must be obeyed. The characterization techniques allowed the understanding of the structures, as well as some of properties. For phyllosilicates, the X-ray diffraction patterns were of fundamental importance for observing the typical reflection plans associated with the samples that have a talc-like structure and to compare the signals and the interlamellar space for all materials. The copper adsorption capacity was studied for alI three silica matrices. The materials presented an increasing order of adsorption capacity as: S-2NT < SNT < S-3NT, e.g., the matrix containing two nitrogen atoms on its structure had lower capacity than the others, including that one of three nitrogen atoms. These data are in agreement with nitrogen percentage values for each sample, evaluated by elemental analysis. The energetic of the interactions between copper ions/nitrogen Lewis basic centers were followed by calorimetry. Through calorimetric titrations was possible to adjust the results to the Langmuir isotherm and by linear regression and the thermodynamic parameters were calculated and presented favorable for copper complexation