Síntese, caracterização e propriedades das peneiras moleculares: SBA-16, FDU-12, SBA-15 e MCM-41
Sílicas mesoporosas ordenadas são de crescente interesse na pesquisa devido à variedade de aplicações destes materiais. Além do processo de síntese e caracterização desses materiais porosos o estudo da acidez está no topo do interesse para o conhecimento de suas propriedades fundamentais. Assim, nesse trabalho quatro sílicas mesoporosas: SBA-16, FDU-12, SBA-15 e MCM-41 foram sintetizadas, caracterizadas estruturalmente por meio de FT-IR, adsorção/dessorção de N2 a baixa temperatura (77 K), MET, MAS-RMN de 29Si e investigadas quanto a acidez fazendo uso de TG/DTG para determinação da densidade total de silanóis, análise de calorimetria de adsorção em fase líquida e espectroscopia no infravermelho, ambas usando piridina como molécula sonda. Os resultados estruturais foram correlacionados com dados quantitativos termodinâmicos de acidez dos sítios mais fortes nos sólidos sintetizados, sendo possível determinar ao final do estudo a seguinte ordem de força: FDU-12 (ΔH = -74,5 kJ mol-1) > MCM-41 (ΔH = -68,3 kJ mol-1) > SBA-16 (ΔH = -66,1 kJ mol-1) > SBA-15 (ΔH = -39,0 kJ mol-1). Além disso, uma importante discussão sobre a real disponibilidade de grupos ácidos silanóis presentes nas estruturas destes materiais foi elencada, sendo evidenciado que nem todos os sítios são acessíveis para a molécula sonda. Por fim, demonstrou-se que a natureza da acidez das sílicas mesoporosas está relacionada a sítios de ligação de hidrogênio presentes sobretudo nos poros dos materiais.
Síntese, caracterização e propriedades das peneiras moleculares: SBA-16, FDU-12, SBA-15 e MCM-41
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DOI: 10.22533/at.ed.60220020712
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Palavras-chave: Sílicas mesoporosas; Acidez; Acessibilidade.
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Keywords: Ordered mesoporous silica; Acidity; Accessibility.
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Abstract:
Ordered mesoporous silicas are of increasing attention in research because of their variety of applications. Besides the synthesis and characterization of these porous materials, the acidity study is at the top interest as a fundamental property. Thus, four mesoporous silicas: SBA-16, FDU-12, SBA-15 and MCM-41, were synthesized and structurally characterized by FT-IR, N2 adsorption/desorption at low temperature (77 K), TEM, 29Si MAS-NMR. The acidity was investigated using TG/DTG to determine the total density of silanols, liquid phase adsorption calorimetry analysis and infrared spectroscopy, both using pyridine as a probe molecule. The structural results were correlated to quantitative thermodynamic data of the acidity related to the strongest sites on the synthesized solids, making it possible to determine the following order of strength: FDU-12 (ΔH = -74,5 kJ mol-1) > MCM-41 (ΔH = -68,3 kJ mol-1) > SBA-16 (ΔH = -66,1 kJ mol-1) > SBA-15 (ΔH = -39,0 kJ mol-1). In addition, an important discussion about the real availability of silanol acid groups present in the structures of these materials was pointed, showing that not all of them are accessible for the probe molecule. Finally, it was demonstrated that the nature of the acidity of the mesoporous silicas was related to hydrogen bonding sites present mainly in the pores of the materials.
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Número de páginas: 16
- Mayara Resende Alves
- Elon Ferreira de Freitas
- Sílvia Cláudia Loureiro Dias
- José Alves Dias
- Mateus Freitas Paiva
