catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2025-6-3-11catal-1207Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗАGENERAL PROBLEMS OF CATALYSISСтруктурные и морфологические особенности композитов Al-SBA-15Structural and morphological features of Al-SBA-15 compositesНовиковаС. А.NovikovaS. A.ctls@kalvis.ruЕреминаА. О.EreminaA. O.ctls@kalvis.ruКирикС. Д.KirikS. D.ctls@kalvis.ruЗайцеваЮ. Н.ZaicevaY. N.ctls@kalvis.ruТаранО. П.TaranO. P.ctls@kalvis.ruИнститут химии и химической технологии СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, КрасноярскРоссияInstitute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, KrasnoyarskRussian FederationИнститут химии и химической технологии СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск; Сибирский федеральный университет, КрасноярскРоссияInstitute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Krasnoyarsk; Siberian Federal University, KrasnoyarskRussian Federation202504122025256311Copyright © LLC "KALVIS", 20252025LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1207

Работа посвящена синтезу и исследованию физико-химических свойств пористой каталитической системы на основе мезопористого мезоструктурированного силиката SBA-15. Методом соконденсации при pH ~ 1,5 и мольном соотношении Al/Si от 2,5 до 35 % синтезированы алюмосиликатные композиты с мезоструктурой SBA-15. Полученные алюмосиликаты охарактеризованы методами рентгеновской дифракции, газовой адсорбции, ИК-спектроскопии, электронной микроскопии и элементным анализом. С увеличением соотношения Al/Si при синтезе наблюдается регулярное снижение параметра элементарной ячейки от 107,3 до 99,9 Å, удельной поверхности – с 837 до 699 м2/г, объема пор – с 0,86 до 0,62 см3/г. Внедрение алюминия в структуру SBA-15 достигает 2,6 %. Изменение состава исходной смеси оказывает существенное влияние на морфологию алюмосиликатных частиц, в частности, увеличивается толщина частиц-волокон, длина волокон остается практически неизменной. Утолщенные волокна нестабильны, и при соотношении Al/Si в исходном составе, равном 35 мол.%, частицы композита заметно фрагментируются.

The study is dedicated to the synthesis and study of the physicochemical properties of a porous catalytic system based on mesoporous mesostructured silicate SBA-15. Aluminosilicate composites with SBA-15 mesostructure were synthesized by the method of co-condensation at a pH ~1.5 and an Al/Si molar ratio ranging from 2.5 to 35%. The obtained aluminosilicates have been characterized using X-ray diffraction, gas adsorption, IR spectroscopy, electron microscopy, and elemental analysis. With an increase in the Al/Si ratio during synthesis, there is a regular decrease in the unit cell parameter from 107.3 to 99.9 Å, specific surface area from 837 to 699 m²/g, and pore volume from 0.86 to 0.62 cm³/g. The incorporation of aluminum into the SBA-15 structure reaches 2.6%. Changes in the composition of the initial mixture significantly affect the morphology of the aluminosilicate particles; in particular, the thickness of the fiber-like particles increases while the length of the fibers remains practically unchanged. The thickened fibers are unstable, and at an Al/Si ratio in the initial composition of 35% mol., the composite particles are noticeably fragmented.

мезоструктурированный силикатSBA-15оксид алюминиятекстураструктураморфологияmesostructured silicateSBA-15aluminum oxidetexturestructuremorphologyReferencesZhao D., Huo Q., Feng J. // Journal of the American Chemical Society. 1998. V. 120. № 24. P. 6024-6036. https://doi.org/10.1021/ja974025iZhao D., Huo Q., Feng J. // Journal of the American Chemical Society. 1998. V. 120. № 24. P. 6024-6036. https://doi.org/10.1021/ja974025iWei Y., Li Y., Tan Y., Zhou J., Wu Z., Liu Y. // Materials Letters. 2015. V. 141. P. 145-148. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.11.066Wei Y., Li Y., Tan Y., Zhou J., Wu Z., Liu Y. // Materials Letters. 2015. V. 141. P. 145-148. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.11.066Huirache-Acuña R., Nava R., Peza-Ledesma C. L., al e. // Materials. 2013. V. 6. № 9. P. 4139-4167. https://doi.org/10.3390/ma6094139Huirache-Acuña R., Nava R., Peza-Ledesma C. L., al e. // Materials. 2013. V. 6. № 9. P. 4139-4167. https://doi.org/10.3390/ma6094139Ramanathan A., Subramaniam B. // Molecules. 2018. V. 23. № 2. P. 263. https://doi.org/10.3390/molecules23020263Ramanathan A., Subramaniam B. // Molecules. 2018. V. 23. № 2. P. 263. https://doi.org/10.3390/molecules23020263Wisniewska J., Grzelak K., Huang S.-P., Sobczak I., Yang C.-M., Ziolek M. // Catalysis Today. 2020. V. 356. P. 165-177. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.05.012Wisniewska J., Grzelak K., Huang S.-P., Sobczak I., Yang C.-M., Ziolek M. // Catalysis Today. 2020. V. 356. P. 165-177. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.05.012Vinu A., Murugesan V., Böhlmann W. // The Journal of Physical Chemistry B. 2004. V. 108. № 31. P. 11496-11505. https://doi.org/10.1021/jp048411fVinu A., Murugesan V., Böhlmann W. // The Journal of Physical Chemistry B. 2004. V. 108. № 31. P. 11496-11505. https://doi.org/10.1021/jp048411fLi Y., Zhang W., Zhang L. // The journal of physical chemistry B. 2004. V. 108. № 28. P. 9739-9744. https://doi.org/10.1021/jp049824jLi Y., Zhang W., Zhang L. // The journal of physical chemistry B. 2004. V. 108. № 28. P. 9739-9744. https://doi.org/10.1021/jp049824jBetiha M. A., Hassan H. M., Al-Sabagh A. M. // Journal of Materials Chemistry. 2012. V. 22. № 34. P. 17551-17559. https://doi.org/10.1039/C2JM32941GBetiha M. A., Hassan H. M., Al-Sabagh A. M. // Journal of Materials Chemistry. 2012. V. 22. № 34. P. 17551-17559. https://doi.org/10.1039/C2JM32941GOliveira M. S. M. d., Bieseki L., Alencar A. E. V. d. // Materials Research. 2019. V. 22. № 3. P. e20180657. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0657Oliveira M. S. M. d., Bieseki L., Alencar A. E. V. d. // Materials Research. 2019. V. 22. № 3. P. e20180657. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0657Pinto F. G. H. S., Caldeira V. P. d. S. // Nanomaterials. 2024. V. 14. № 2. P. 208. https://doi.org/10.3390/nano14020208Pinto F. G. H. S., Caldeira V. P. d. S. // Nanomaterials. 2024. V. 14. № 2. P. 208. https://doi.org/10.3390/nano14020208Jing F., Katryniok B., Paul S. // ChemCatChem. 2017. V. 9. № 2. P. 258-262. https://doi.org/10.1002/cctc.201601202Jing F., Katryniok B., Paul S. // ChemCatChem. 2017. V. 9. № 2. P. 258-262. https://doi.org/10.1002/cctc.201601202Yadav R., Muralidhar A., Shamna A. // Catalysis Letters. 2018. V. 148. P. 1407-1415. https://doi.org/10.1007/s10562-018-2366-8Yadav R., Muralidhar A., Shamna A. // Catalysis Letters. 2018. V. 148. P. 1407-1415. https://doi.org/10.1007/s10562-018-2366-8Gajardo J., Colmenares-Zerpa J., Peixoto A. F. // Journal of Porous Materials. 2023. V. 30. № 5. P. 1687-1707. https://doi.org/10.1007/s10934-023-01453-zGajardo J., Colmenares-Zerpa J., Peixoto A. F. // Journal of Porous Materials. 2023. V. 30. № 5. P. 1687-1707. https://doi.org/10.1007/s10934-023-01453-zTan Y., Li Y., Wei Y. // Catalysis Communications. 2015. V. 67. P. 21-25. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2015.03.019Tan Y., Li Y., Wei Y. // Catalysis Communications. 2015. V. 67. P. 21-25. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2015.03.019Cecilia J., García-Sancho C., Mérida-Robles J. // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2017. V. 83. P. 342-354. https://doi.org/10.1007/s10971-017-4411-2Cecilia J., García-Sancho C., Mérida-Robles J. // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2017. V. 83. P. 342-354. https://doi.org/10.1007/s10971-017-4411-2Marinho J. C., de Almeida Barbosa T. L., Rodrigues M. G. F. // Materials Science Forum. 2018. V. 912. P. 39-43. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.912.39Marinho J. C., de Almeida Barbosa T. L., Rodrigues M. G. F. // Materials Science Forum. 2018. V. 912. P. 39-43. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.912.39Socci J., Osatiashtiani A., Kyriakou G. // Applied Catalysis A: General. 2019. V. 570. P. 218-227. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.11.020Socci J., Osatiashtiani A., Kyriakou G. // Applied Catalysis A: General. 2019. V. 570. P. 218-227. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.11.020Zhang Y., Xie X., Yang Y. // Journal of Colloid and Interface Science. 2024. V. 663. P. 749-760. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.180Zhang Y., Xie X., Yang Y. // Journal of Colloid and Interface Science. 2024. V. 663. P. 749-760. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.180Lin S., Shi L., Carrott M. R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 142. № 2-3. P. 526-534. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2010.12.043Lin S., Shi L., Carrott M. R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 142. № 2-3. P. 526-534. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2010.12.043Liu Z., Wei Y., Qi Y., Zhang S., Zhang Y., Liu Z. // Microporous and mesoporous materials. 2006. V. 93. № 1-3. P. 205-211. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2006.02.016Liu Z., Wei Y., Qi Y., Zhang S., Zhang Y., Liu Z. // Microporous and mesoporous materials. 2006. V. 93. № 1-3. P. 205-211. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2006.02.016Selvam P., Krishna N. V., Viswanathan B. // Journal of the Indian Institute of Science. 2010. V. 90. № 2. P. 271-285.Selvam P., Krishna N. V., Viswanathan B. // Journal of the Indian Institute of Science. 2010. V. 90. № 2. P. 271-285.Liu X., Liu N., Li X. // The Journal of Physical Chemistry C. 2023. V. 127. № 13. P. 6446-6455. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c07988Liu X., Liu N., Li X. // The Journal of Physical Chemistry C. 2023. V. 127. № 13. P. 6446-6455. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c07988Babaei Z., Chermahini A. N., Dinari M. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. V. 625. P. 126885. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126885Babaei Z., Chermahini A. N., Dinari M. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. V. 625. P. 126885. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126885Aldosari O. F., Alhumaimess M. S., Betiha M. A. // Catalysts. 2023. V. 13. № 11. P. 1395. https://doi.org/10.3390/catal13111395Aldosari O. F., Alhumaimess M. S., Betiha M. A. // Catalysts. 2023. V. 13. № 11. P. 1395. https://doi.org/10.3390/catal13111395Ribeiro J. d. O. N., Vasconcelos D. C. L., Vasconcelos W. L. // Materials Research. 2018. V. 22. № 1. P. e20180651. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0651Ribeiro J. d. O. N., Vasconcelos D. C. L., Vasconcelos W. L. // Materials Research. 2018. V. 22. № 1. P. e20180651. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0651Mahato B. N. // Canadian Journal of Chemistry. 2021. V. 100. № 1. P. 9-17. https://doi.org/10.1139/cjc-2021-0201Mahato B. N. // Canadian Journal of Chemistry. 2021. V. 100. № 1. P. 9-17. https://doi.org/10.1139/cjc-2021-0201Серебренников Д. В., Григорьева Н. Г., Аглиуллин М. Р. // Современные молекулярные сита. 2022. V. 4. № 2. P. 86-94. https://doi.org/10.53392/27130304_2022_4_2_86Серебренников Д. В., Григорьева Н. Г., Аглиуллин М. Р. // Современные молекулярные сита. 2022. V. 4. № 2. P. 86-94. https://doi.org/10.53392/27130304_2022_4_2_86Аристов Ю. И. Композитные сорбенты "соль в пористой матрице": синтез, свойства, применение. Изд-во Сибирского отд-ния Российской акад. наук, 2008 с.Аристов Ю. И. Композитные сорбенты "соль в пористой матрице": синтез, свойства, применение. Изд-во Сибирского отд-ния Российской акад. наук, 2008 с.Charan P., Rao G. R. // Journal of Chemical Sciences. 2015. V. 127. P. 909-919. https://doi.org/10.1007/s12039-015-0847-5Charan P., Rao G. R. // Journal of Chemical Sciences. 2015. V. 127. P. 909-919. https://doi.org/10.1007/s12039-015-0847-5Li Y., Li N., Tu J., al e. // Materials Research Bulletin. 2011. V. 46. № 12. P. 2317-2322. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.08.044Li Y., Li N., Tu J., al e. // Materials Research Bulletin. 2011. V. 46. № 12. P. 2317-2322. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.08.044Hien N. T. T., Kien P. T., Vu N. A. // Kataliz v promyshlennоsti. 2018. V. 18. № 5. P. 31-36. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-5-31-36Hien N. T. T., Kien P. T., Vu N. A. // Kataliz v promyshlennоsti. 2018. V. 18. № 5. P. 31-36. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-5-31-36Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Изд-во Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, 2004. ‒ 440 с.Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Изд-во Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, 2004. ‒ 440 с.Rouquerol J., Rouquerol F., Llewellyn P. Adsorption by powders and porous solids: principles, methodology and applications. Academic press, 2013. ‒ 646 с.Rouquerol J., Rouquerol F., Llewellyn P. Adsorption by powders and porous solids: principles, methodology and applications. Academic press, 2013. ‒ 646 с.Jaroniec M., Solovyov L. A. // Langmuir. 2006. V. 22. № 16. P. 6757-6760. https://doi.org/10.1021/la0609571Jaroniec M., Solovyov L. A. // Langmuir. 2006. V. 22. № 16. P. 6757-6760. https://doi.org/10.1021/la0609571Айлер Р. Химия кремнезема. Мир, 1982. ‒ 712 с.Айлер Р. Химия кремнезема. Мир, 1982. ‒ 712 с.Handke M., Mozgawa W., Nocuń M. // Journal of molecular structure. 1994. V. 325. P. 129-136. https://doi.org/10.1016/0022-2860(94)80028-6Handke M., Mozgawa W., Nocuń M. // Journal of molecular structure. 1994. V. 325. P. 129-136. https://doi.org/10.1016/0022-2860(94)80028-6Гаврилова Н., Назаров В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2015. ‒ 132 с.Гаврилова Н., Назаров В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2015. ‒ 132 с.Donohue M., Aranovich G. // Journal of colloid and interface science. 1998. V. 205. № 1. P. 121-130. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5639Donohue M., Aranovich G. // Journal of colloid and interface science. 1998. V. 205. № 1. P. 121-130. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5639Mel’gunova E., Shmakov A., Larichev Y. V., Mel’gunov M. // Kinetics and Catalysis. 2009. V. 50. P. 456-460. https://doi.org/10.1134/s0023158409030185Mel’gunova E., Shmakov A., Larichev Y. V., Mel’gunov M. // Kinetics and Catalysis. 2009. V. 50. P. 456-460. https://doi.org/10.1134/s0023158409030185

The authors declare that there are no conflicts of interest present.