Особенности формирования сферических мезопористых частиц кремнезема при температурах ниже комнатной
- Authors: Стовпяга E.Ю.1, Кириленко Д.A.1, Яговкина М.A.1, Курдюков Д.A.1
-
Affiliations:
- Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
- Issue: Vol 60, No 2 (2024)
- Pages: 183–192
- Section: Articles
- URL: https://ruspoj.com/0002-337X/article/view/668543
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24020067
- EDN: https://elibrary.ru/LIFEZY
- ID: 668543
Cite item
Abstract
Разработана методика управления параметрами внутренней структуры (удельная поверхность, объем, размер пор) сферических частиц аморфного кремнезема за счет варьирования температуры синтеза. Частицы получены гидролизом тетраэтоксисилана в спирто-водно-аммиачной смеси с добавлением цетилтриметиламмоний бромида при температурах от ‒20 до 50°С. Исследованы морфология и адсорбционно-структурные свойства синтезированных материалов, показано влияние температуры реакционной смеси на механизм формирования частиц. Синтезированные частицы диаметром 500 ‒ 1100 нм имеют поры размером от 3 до 50 нм, объемом до 0.8 см³/г и удельной поверхностью до 1000 м2/г. При температурах ниже комнатной формируются частицы типа ядро/оболочка.
Full Text

About the authors
E. Ю. Стовпяга
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Author for correspondence.
Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
Russian Federation, 194021 Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
Д. A. Кириленко
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
Russian Federation, 194021 Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
М. A. Яговкина
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
Russian Federation, 194021 Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
Д. A. Курдюков
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
Russian Federation, 194021 Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26
References
- Coasne B., Galarneau A., Pellenq R.J.M., Renzoa F.Di. Adsorption, Intrusion and Freezing in Porous Silica: The View from the Nanoscale // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. P. 4141-4171. https://doi.org/10.1039/C2CS35384A
- Castillo R.R., Vallet-Regí M. Functional Mesoporous Silica Nanocomposites: Biomedical Applications and Biosafety // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. P. 929. https://doi.org/10.3390/ijms20040929
- Matter F., Niederberger M. The Importance of the Macroscopic Geometry in Gas-phase Photocatalysis // Adv. Sci. 2022. P. 2105363. https://doi.org/10.1002/advs.202105363
- Mehmood A., Ghafar H., Yaqoob S., Gohar U. F., Ahmad B. Mesoporous Silica Nanoparticles: A Review // J. Develop. Drugs. 2017. V. 6. P. 1000174. https://doi.org/10.4172/2329-6631.1000174
- Kresge C.T., Leonowicz M.E., Roth W.J., Vartuli J.C., Beck J.S. Ordered Mesoporous Molecular Sieves Synthesized by a Liquid-Crystal Template Mechanism // Nature. 1992. V. 359. P. 710-712. https://doi.org/10.1038/359710a0
- Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J., Leonowicz M.E., Kresge C.T., Schmitt K.D., Chu T.W.C., Olson D.H., Sheppard E.W. A New Family of Mesoporous Molecular Sieves Prepared with Liquid Crystal Templates // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 10834. https://doi.org/10.1021/ja00053a020
- Shinde P.S., Suryawanshi P.S., Patil K.K., Belekar V.M., Sankpal S.A., Delekar S.D., Jadhav S.A. A Brief Overview of Recent Progress in Porous Silica as Catalyst Supports // J. Compos. Sci. 2021. V. 5. P. 75. https://doi.org/10.3390/jcs5030075
- Sajjadi S.A., Izadbakhsh A., Niknam K. Effect of Synthesis Conditions on Textural Properties of Silica MCM-41 // J. Petrol. Technol. 2016. V. 3. № 1. P. 59-82. https://doi.org/10.22034/jogpt.2016.43249
- Borowka A., Skrzypiec K. Effects of Temperature on the Structure of Mesoporous Silica Materials Templated with Cationic Surfactants in a Nonhydrothermal Short-term Synthesis Route // J. Solid State Chem. 2021. V. 299. P. 122183. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122183
- Trofimova E.Yu., Kurdyukov D.A., Yakovlev S.A., Kirilenko D.A., Kukushkina Y.A., Nashchekin A.V., Sitnikova A.A., Yagovkina M.A., Golubev V.G. Monodisperse Spherical Mesoporous Silica Particles: Fast Synthesis Procedure and Fabrication of Photonic-crystal Films // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 155601. https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/15/155601
- Масалов В.М., Сухинина Н.С., Емельченко Г.А. Коллоидные частицы диоксида кремния для формирования опалоподобных структур // ФТТ. 2011. Т. 53. № 5. С. 1072-1076.
- Liang X., Lian L., Liu Y., Kong Q., Wang L. Controlled Synthesis of Monodisperse Silica Particles // Micro Nano Lett. 2016. V. 11. P. 532–534. https://doi.org/10.1049/mnl.2016.0189
- Zárate-Reyes J.-M., Flores-Romero E., Cheang-Wong J.-C. Systematic Preparation of High-Quality Colloidal Silica Particles by Sol–Gel Synthesis Using Reagents at Low Temperature // Int. J. Appl. Glass. Sci. 2021. P. 1–9. https://doi.org/10.1111/ijag.16108
- Dou B., Li J., Hu Q., Ma C., He C., Li P., Hu Q., Hao Z., Qiao S. Hydrophobic Micro/Mesoporous Silica Spheres Assembled from Zeolite Precursors in Acidic Media for Aromatics Adsorption // Micropor. Mesopor. Mater. 2010. V. 133. P. 115–123. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2010.04.023
- Kim K.-D., Cho Y.K., Han S.W., Park E.J., Kim D.H., Jeong M.-G., Kim Y.D., Hong J.M.E., Lim D.C. Porous Silica Particles as Oil Absorbents: Comparison of Meso-, Macro-, and Meso/Macro-Structures // Bull. Korean Chem. Soc. 2015. V. 36. P. 1751–1757. https://doi.org/10.1002/bkcs.10330
- Carrozza D., Malavasi G., Ferrari E. Very Large Pores Mesoporous Silica as New Candidate for Delivery of Big Therapeutics Molecules, Such as Pharmaceutical Peptides // Materials. 2023. V. 16. Р. 4151. https://doi.org/10.3390/ma16114151
- Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 310 с.
- Трофимова Е.Ю., Курдюков Д.А., Кукушкина Ю.А., Яговкина М.А., Голубев В.Г. Синтез монодисперсных мезопористых сфер аморфного кремнезема субмикронного размера // Физика и химия стекла. 2011. T. 37. № 4. C. 510-517.
- Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range // J. Colloid Interface Sci. 1968. V. 26. P. 62-69.
- Карпов И.А., Самаров Э.Н., Масалов В.М., Божко С.И., Емельченко Г.А. О внутренней структуре сферических частиц опала // ФТТ. 2005. Т. 47. № 2. С. 334-338.
- Bogush G.H., Zukoski C.F. Studies of the Kinetics of the Precipitation of Uniform Silica Particles through the Hydrolysis and Condensation of Silicon Alkoxides // J. Colloid Interface Sci. 1991. V. 142. № 1. P. 1-16.
- Chen S.-L., Dong P., Yang G.-H., Yang J.-J. Kinetics of Formation of Monodisperse Colloidal Silica Particles Through the Hydrolysis and Condensation of Tetraethylorthosilicate // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. V. 35. P. 4487-4493.
- Basnet N. Cetrimonium Bromide: The Micellization Behaviors and Applications // Damak Campus J. 2020. V. 8. P. 47-55.
- Поверхностно-активные вещества. Справочник /Под. ред. Абрамзона А.А. и Гаевого Г. М. Л.: Химия, 1979. 376 с.
- Adair J.H., Suvaci E., Sindel J. Surface and Colloid Chemistry // Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Second Edition). 2001. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/B0-08-043152-6/01622-3
- Stovpiaga E.Yu., Eurov D.A., Kurdyukov D.A., Glebova N.V., Kirilenko D.A., Tomkovich M.V., Golubev V.G. Formation of Spherical Microporous Silica Particles from Organosilane and Quat Molecules // Colloids Surf. A. 2022. V. 650. P. 129633. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129633
- Kürten A., Williamson C., Almeida J., Kirkby J., Curtius J. On the Derivation of Particle Nucleation Rates from Experimental Formation Rates // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 4063–4075. https://doi.org/10.5194/acp-15-4063-2015
Supplementary files
