Sự tồn tại của nhúm thiol (C3H6SH) trong vật liệu MQTB SBA-16 cũn được
khẳng định thờm bằng phổ hồng ngoại. Phổ FT-IR của mẫu S-SBA20C2 và
SBA-16 trỡnh bày ở Hỡnh 3.21.
Theo cỏc nhúm tỏc giả Liang [72] và Yang 114], sự cú mặt của nhúm thiol (-C3H6-SH) trong vật liệu MQTB được đặc trưng bởi dao động húa trị ở số súng bằng 2935 cm-1 tương ứng với liờn kết C-H của nhúm CH2 trong chuỗi propyl,
dao động ở khoảng 2560-2580 cm-1 đặc trưng cho nhúm S-H. Cỏc dao động ở khoảng 750-860 và 570-700 cm-1 lần lượt là cỏc dao động của nhúm Si-C và C-S trong vật liệu. Đối với Si-SBA-16 khụng cú cỏc dao động đặc trưng này. Kết quả phổ hồng ngoại trờn Hỡnh 3.21 cho thấy, mẫu SBA-16 sau khi biến tớnh bằng nhúm thiol (mẫu S-SBA20C2) cú cỏc dao động của nhúm CH2 và SH như cỏc tỏc giả đó phõn tớch. Sự khỏc nhau của mẫu SBA-16 biến tớnh và chưa biến tớnh cho thấy đó gắn kết thành cụng nhúm thiol trờn bề mặt.
Hỡnh 3.22 trỡnh bày ảnh TEM của S-SBA20C2 quan sỏt theo hướng [111] và [100]. Kết quả cho thấy, cấu trỳc lập phương tõm khối kiểu Im3m của SBA-16
vẫn được duy trỡ sau khi biến tớnh, quan sỏt theo hướng [100] cho thấy mặt cắt là những hỡnh vuụng như đó thảo luận trước đõy.
Sự đồng đều của vật liệu đó cho thấy cỏc nhúm mecapto propyl phõn tỏn tốt lờn bề mặt SBA-16. Vật liệu mecapto propyl-SBA-16 cú cấu trỳc kộm trật tự hơn SBA-16. Cỏc tỏc giả sau khi biến tớnh SBA-15 [114] và MCM-41 [72] bằng cỏc nhúm chức năng, cỏc vật liệu biến tớnh tương ứng cú cấu trỳc kộm trật tự hơn, họ gọi đõy là cỏc vật liệu cú cấu trỳc tương tự (analog) SBA-15 hay MCM-41. Đặc trưng cấu trỳc rỗng của mẫu S-SBA20C2 được nghiờn cứu bằng phương phỏp đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp nitơ ở 77K được trỡnh bày trờn Hỡnh 3.23. Từ kết quả được trỡnh bày ở Hỡnh 3.23, nhận thấy rằng hỡnh dạng của đường hấp phụ -
khử hấp phụ thuộc loại IV, kiểu H2 theo phõn loại của IUPAC [48,66]. Ngưng tụ
mao quản xảy ra ở ỏp suất tương đối bằng 0,42. Đường khử hấp phụ cú điểm
Hỡnh 3.22. a) Ảnh TEM của mẫu S-SBA20C2 nhỡn theo hướng [111]
và b) nhỡn theo hướng [100]
b a
“góy”, chứng tỏ mao quản cú sự hẹp lại hay co thắt mao quản, đặc trưng của cấu trỳc lập phương tõm khối kiểu lồng của SBA-16. Khỏc với dạng đường trễ của cấu trỳc lục lăng của SBA-15 và MCM-41 là cỏc ống thẳng, hở 2 đầu xếp song song. Nhỏnh khử hấp phụ của vật liệu sau biến tớnh cú độ dốc và độ rộng khụng lớn như vật liệu SBA-16 chưa biến tớnh.
Hỡnh 3.24 trỡnh bày đường phõn bố kớch thước mao quản của mẫu SBA-16
và S-SBA20C2 theo phương phỏp BJH.
Sau khi biến tớnh, kớch thước mao quản của vật liệu nền SBA-16 đó bị biến đổi. So sỏnh với SBA-16 ta thấy kớch thước mao quản của S-SBA20C2 nhỏ hơn nhưng tập trung hơn. Như đó thảo luận ở phần trước đõy, cú hai hệ mao quản
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 120 160 200 240 L - ợ n g c h ấ t h ấ p p h ụ ( cm 3 /g S P T )
á p suất t- ơng đối (P/Po) S-SBA20C2
Hỡnh 3.23. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp phụ của S-SBA20C2
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 0 .0 5 SBA -16 S-SBA 20C 2 T h ể tí ch m a o q u ả n ( cm 3 /g)
Hỡnh 3.24. Đường phõn bố kớch thước mao quản của SBA-16 và S-SBA20C2
Kớch thước mao quản o A
chớnh trong SBA-16 đú là hệ mao quản lớn ứng với cỏc mao quản sơ cấp, cỏc mao quản lớn này nối với nhau bằng cỏc ống mao quản nhỏ hơn. Sau khi biến tớnh kớch thước của hai hệ mao quản này thu hẹp lại. Bước ngưng tụ mao quản cú khuynh hướng chuyển đến ỏp suất tương đối thấp hơn khi cú MPTMS gắn kết vào. Điều này liờn quan đến sự giảm đường kớnh mao quản. Đặc trưng cấu trỳc rỗng của cỏc vật liệu điều chế được trỡnh bày ở Bảng 3.12.
Bảng 3.12: Một số đặc trưng tớnh chất bề mặt và cấu trỳc rỗng của mẫu
16S13S và S-SBA20C2 Mẫu Smeso (m2/g) Smic (m2/g) SI (m2/g) Vmeso (cm3/g) Vmic (cm3/g) dp (nm) tw (nm) 16S13S 492,24 336,95 844,33 0,43 0,15 5,81 7,27 S-SBA20C2 348,19 196,79 547,80 0,27 0,09 33,6 10,49
Kết quả trong Bảng 3.12 cho thấy, đường kớnh mao quản, diện tớch bề mặt, thể tớch mao quản của mẫu S-SBA20C2 đều thấp hơn so với 16S13S là mẫu khụng biến tớnh, nhất là thể tớch MQTB. Trong khi đú tường mao quản lại gia tăng một cỏch đỏng kể, từ 7,27 đến 10,49nm. Điều này cú thể giải thớch như sau: nhúm metoxy của MPTMS cú thể đồng ngưng tụ với axit silicic tạo thành mạng lưới vụ cơ và cỏc nhỏnh propyl thiol cú thể tương tỏc với nhúm hữu cơ của F127 thụng qua liờn kết hydro để tạo thành cấu trỳc hữu cơ. Khi loại bỏ F127 cỏc chuỗi propyl thiol cú thể sắp xếp lại và hỡnh thành cỏc nhúm chức nhụ ra từ tường mao quản. Kết quả là giảm thể tớch bờn trong mao quản và làm tăng bề dày của tường mao quản. Càng nhiều MPTMS được gắn kết vào thỡ khả năng khoảng khụng gian trống bị khúa lại càng nhiều và đường kớnh mao quản sẽ nhỏ hơn. Sự thay đổi cấu trỳc mao quản cũng cú thể do hiệu ứng tương tỏc của chất ĐHCT với MPTMS làm giảm đường kớnh của cỏc mixen tạo thành.