Physicochemical properties of unmodified and modified nanoporous siliceous materials

Przewiduje się, że uporządkowane materiały krzemionkowe będą odgrywały w najbliższym czasie znaczącą rolę w procesach adsorpcji, separacji i katalizy. Dlatego badania zarówno niemodyfikowanych jak i modyfikowanych uporządkowanych materiałów krzemionkowych prowadzone są w licznych laboratoriach. W pracy przedstawiono sposoby otrzymywania niemodyfikowanych i modyfikowanych nanoporowatych materiałów krzemionkowych MCM-41, z zastosowaniem rzadko stosowanej metody hydrotermicznej, a także materiałów MCM-48, syntezowanych w temperaturze pokojowej, oraz wyniki badań tych materiałów za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), termograwimetrii (TG) oraz adsorpcji w warunkach statycznych takich adsorbatów, jak azot, argon i benzen. Szczególną uwagę poświęcono badaniom dynamicznym za pomocą inwersyjnej chromatografii gazowej z wykorzystaniem takich adsorbatów, jak n-pentan, n-heksan, n-heptan, n-oktan, metanol, etanol, benzen, cykloheksan, tetrahydrofuran, octan etylu, eter dietylowy i acetonitryl. Wykazano, że otrzymane materiały charakteryzowały się dobrze uporządkowaną strukturą mezoporowatą o dużej powierzchni właściwej i całkowitej objętości porów. Proces modyfikacji tych materiałów pozwolił na istotne zwiększenie zawartości grup merkaptopropylowych, aminopropylowych lub winylowych. Stwierdzono, że inwersyjna chromatografia gazowa, w której wykorzystuje się adsorbaty o różnej budowie cząsteczkowej, jest bardzo przydatna do charakterystyki niejednorodności powierzchniowej uporządkowanych materiałów krzemionkowych.It is expected that ordered siliceous materials will play a significant role in adsorption, separation and catalysis. Therefore, the study of both unmodified and modified ordered siliceous materials is carried out in many laboratories. The subject of the present paper covers the methods for the preparation of unmodified and modified nanoporous siliceous materials of MCM41 type (by applying a rarely used hydrothermal technique) and MCM48 type (synthesized at room temperature). The materials obtained were tested by X-ray diffraction spectroscopy (XRD), thermogravimetry (TG) and static adsorption, using nitrogen, argon and benzene as adsorbates. Special attention was paid to dynamic testing, viz., inverse gas chromatography involving n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, methanol, ethanol, benzene, cyclohexane, tetrahydrofurane, ethyl acetate, diethyl ether and acetonitrile. The synthesized materials were characterized by a well ordered mesoporous structure with a relatively high specific surface area and total micropore volume. The modification process applied accounted for a significant rise in the concentration of mercaptopropyl, aminopropyl and vinyl groups. Inverse gas chromatography was found to be a very useful method for the characterization of surface heterogeneity of ordered siliceous materials