Структурные и морфологические особенности композитов Al-SBA-15

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.

1. Zhao D., Huo Q., Feng J. // Journal of the American Chemical Society. 1998. V. 120. № 24. P. 6024-6036. https://doi.org/10.1021/ja974025i

2. Wei 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.2014.11.066

3. Huirache-Acuña R., Nava R., Peza-Ledesma C. L., al e. // Materials. 2013. V. 6. № 9. P. 4139-4167. https://doi.org/10.3390/ma6094139

4. Ramanathan A., Subramaniam B. // Molecules. 2018. V. 23. № 2. P. 263. https://doi.org/10.3390/molecules23020263

5. Wisniewska 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.2019.05.012

6. Vinu A., Murugesan V., Böhlmann W. // The Journal of Physical Chemistry B. 2004. V. 108. № 31. P. 11496-11505. https://doi.org/10.1021/jp048411f

7. Li Y., Zhang W., Zhang L. // The journal of physical chemistry B. 2004. V. 108. № 28. P. 9739-9744. https://doi.org/10.1021/jp049824j

8. Betiha 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/C2JM32941G

9. Oliveira 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-2018-0657

10. Pinto F. G. H. S., Caldeira V. P. d. S. // Nanomaterials. 2024. V. 14. № 2. P. 208. https://doi.org/10.3390/nano14020208

11. Jing F., Katryniok B., Paul S. // ChemCatChem. 2017. V. 9. № 2. P. 258-262. https://doi.org/10.1002/cctc.201601202

12. Yadav R., Muralidhar A., Shamna A. // Catalysis Letters. 2018. V. 148. P. 1407-1415. https://doi.org/10.1007/s10562-018-2366-8

13. Gajardo 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-z

14. Tan Y., Li Y., Wei Y. // Catalysis Communications. 2015. V. 67. P. 21-25. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2015.03.019

15. Cecilia 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/s10971-017-4411-2

16. Marinho 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.912.39

17. Socci J., Osatiashtiani A., Kyriakou G. // Applied Catalysis A: General. 2019. V. 570. P. 218-227. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.11.020

18. Zhang Y., Xie X., Yang Y. // Journal of Colloid and Interface Science. 2024. V. 663. P. 749-760. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.180

19. Lin 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.2010.12.043

20. Liu 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.2006.02.016

21. Selvam P., Krishna N. V., Viswanathan B. // Journal of the Indian Institute of Science. 2010. V. 90. № 2. P. 271-285.

22. 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.2c07988

23. Babaei 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.2021.126885

24. Aldosari O. F., Alhumaimess M. S., Betiha M. A. // Catalysts. 2023. V. 13. № 11. P. 1395. https://doi.org/10.3390/catal13111395

25. Ribeiro 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-2018-0651

26. Mahato B. N. // Canadian Journal of Chemistry. 2021. V. 100. № 1. P. 9-17. https://doi.org/10.1139/cjc-2021-0201

27. Серебренников 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_86

28. Аристов Ю. И. Композитные сорбенты "соль в пористой матрице": синтез, свойства, применение. Изд-во Сибирского отд-ния Российской акад. наук, 2008 с.

29. Charan P., Rao G. R. // Journal of Chemical Sciences. 2015. V. 127. P. 909-919. https://doi.org/10.1007/s12039-015-0847-5

30. Li Y., Li N., Tu J., al e. // Materials Research Bulletin. 2011. V. 46. № 12. P. 2317-2322. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.08.044

31. Hien N. T. T., Kien P. T., Vu N. A. // Kataliz v promyshlennоsti. 2018. V. 18. № 5. P. 31-36. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-5-31-36

32. Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Изд-во Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, 2004. ‒ 440 с.

33. Rouquerol J., Rouquerol F., Llewellyn P. Adsorption by powders and porous solids: principles, methodology and applications. Academic press, 2013. ‒ 646 с.

34. Jaroniec M., Solovyov L. A. // Langmuir. 2006. V. 22. № 16. P. 6757-6760. https://doi.org/10.1021/la0609571

35. Айлер Р. Химия кремнезема. Мир, 1982. ‒ 712 с.

36. Handke M., Mozgawa W., Nocuń M. // Journal of molecular structure. 1994. V. 325. P. 129-136. https://doi.org/10.1016/0022-2860(94)80028-6

37. Гаврилова Н., Назаров В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2015. ‒ 132 с.

38. Donohue M., Aranovich G. // Journal of colloid and interface science. 1998. V. 205. № 1. P. 121-130. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5639

39. Mel’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