Synthesis and characterization of ordered silicate materials formed in the presence of cyclic organic amines templates

Op dit ogenblik zijn er verschillende honderden silicaatmaterialen geken d. Er bestaan zowel amorfe als kristallijne, poreuze en niet poreuze sil icaatmaterialen. Microporeuze kristallijne silicaatmaterialen, ook wel z eolieten genoemd, worden veelvuldig gebruikt in katalyse en moleculaire scheidings- en opzuiveringsprocessen. Geordende mesoporeuze materialen b evatten grotere poriën, maar zijn meestal minder stabiel. Voor de meeste toepassingen van poreuze materialen is de vorm van het poriënnetwerk en de stabiliteit ervan ten aanzien van hoge temperaturen en water essenti eel. Dit verklaart waarom de zoektocht naar nieuwe silicaatmaterialen, a angepast aan de noden van specifieke toepassingen, doorgaat. Kennis over de processen die de vorming van poreuze silicaatmaterialen beïnvloeden, kan uiteindelijk leiden naar de vorming van de beoogde superieure mater ialen met de gewenste poriën en stabiliteit. Zeolieten kunnen bekomen worden uit heldere oplossingen met tetra-alkyla mmonia of amines als matrijsmoleculen. In tegenstelling tot de tetra-alk ylammonium ionen kregen de heldere oplossingen met cyclische organische amines totnogtoe veel minder aandacht in de literatuur. In dit werk werd de vorming van silicaatmaterialen gebruik makende van piperidine en hex amethyleneimine onderzocht. In een eerste fase werden silicaatspecies in de heldere oplossingen bepaald. Clathraatmaterialen werden bekomen door hydrothermale behandeling van de heldere oplossingen. Uit heldere oplos singen met hoge hexamethyleneimine concentratie werd een nieuwe silicaat hydraat bekomen. Toevoeging van supramoleculaire matrijsmoleculen aan de heldere oplossingen gaf aanleiding to de vorming van een nieuw mesopore us materiaal. De silicaatspecies in de heldere oplossing met kleine cyclische amines w erden bestudeerd met behulp van verscheidene technieken waaronder kernsp in resonantie spectroscopie, kleine hoek x-stralen verstrooiing, massa s pectroscopie en dynamische lichtverstrooiing. In alle heldere oplossing werden zowel silicaatoligomeren als silicaatnanodeeltjes geobserveerd. I n tegenstelling tot de heldere oplossingen met tetraalkylammonium werd e en minder specifieke verdeling van silicium over de verschillende silica at species opgemerkt in de heldere oplossingen met cyclische amines. Voor de synthese van het nieuwe mesoporeuze materiaal werd een waterige cetyltrimethylammoniumbromide oplossing toegevoegd aan heldere oplossing met piperidine. Na een hydrothermale behandeling werd het nieuwe mesopo reuze materiaal bekomen. De thermische en hydrothermische stabiliteit va n mesoporeuze materialen hangt nauw samen met de dikte van de poriewand. Voor dit nieuwe materiaal werd echter een ongewoon goede thermische en hydrothermische stabiliteit in verhouding tot de poriewanddikte opgemerk t. Deze verbeterde stabiliteit werd toegeschreven aan de vorming van een verbeterd siliciumnetwerk door interactie met de cyclische amines. De structuur van het nieuwe silicaathydraatkristal werd achterhaald door middel van eenkristal x-stralen diffractie. Het nieuwe materiaal (hexam ethyleneimine)4.[Si8O16(OH)4].12 H2O was onstabiel en bij blootstelling aan de lucht werd een nieuwe kristalstructuur gevormd. De structuur van dit ontwaterde materiaal werd eveneens achterhaald. Na snelle verwarming of verbranding van dit materiaal werd een amorf microporeus silicaat ma teriaal bekomen. Dit werk omhelst de synthese van drie types van silicaa tmaterialen vertrekkende van gelijkaardige heldere oplossingen met cycli sche amines als matrijsmoleculen.

Jaar van publicatie:2009

Toegankelijkheid:Closed