Biến tớnh vật liệu MQTB tổng hợp từ nguồn silic là TEOS bằng MPTMS đó được cụng bố bởi Chong [31,32], Yang [114], Xue [106] và một số nhúm tỏc giả khỏc. Kết quả cho thấy quỏ trỡnh chức năng húa phụ thuộc nhiều vào thứ tự đưa cỏc chất vào và thành phần của hỗn hợp gel. Hiện nay, hầu như chưa cú tài liệu nào cụng bố về chức năng húa vật liệu SBA-16 với nguồn silic là SiO2 chiết tỏch từ tro trấu. Trờn cơ sở cỏc tài liệu tham khảo về quỏ trỡnh chức năng húa bề mặt vật liệu SBA-1, SBA-15, SBA-16 và một số vật liệu MQTB khỏc từ nguồn silic là TEOS [54,62,112] bằng MPTMS, chỳng tụi tiến hành chức năng húa bề mặt vật liệu SBA-16 tổng hợp từ SiO2 chiết tỏch từ tro trấu bằng cỏch thay đổi thứ tự (hay cũn gọi là phương phỏp) đưa MPTMS vào hỗn hợp gel như đó trỡnh bày trong mục 2.4.4. Kớ hiệu C1, C2, C3 cho biết mẫu được tổng hợp theo phương phỏp thứ nhất, thứ hai và thứ ba cũn cỏc số 5; 10; 20; 30 là tỉ lệ mol của Si/MPTMS đưa vào hỗn hợp gel. Tất cả cỏc mẫu SBA-16 đó chức năng đều cú tờn chung là mecapto propyl-SBA-16.
Nhiễu xạ tia X của cỏc mẫu cú tỉ lệ mol Si/MPTMS bằng 30 và 20 tổng hợp
theo ba phương phỏp và mẫu SBA-16 được trỡnh bày trong Hỡnh 3.17. Hỡnh 3.17a cho thấy mẫu biến tớnh bằng MPTMS tổng hợp theo phương phỏp 2 (S- SBA30C2) và phương phỏp 3 (S-SBA30C3) cú cực đại nhiễu xạ của mặt (110) ở gúc 2 nằm trong khoảng 0,75 đến 0,85 độ mạnh. Chứng tỏ rằng vật liệu sau khi biến tớnh bằng MPTMS vẫn giữ nguyờn được cấu trỳc lập phương tõm khối của
SBA-16. Trong khi đú mẫu tổng hợp theo phương phỏp thứ nhất (S-SBA30C1), cường độ nhiễu xạ của mặt (110) đặc trưng cho SBA-16 hầu như khụng quan sỏt được, cho thấy MQTB hỡnh thành trong điều kiện này rất kộm trật tự.
Kết quả của cỏc mẫu mecapto propyl-SBA-16 cú hàm lượng MPTMS cao hơn được trỡnh bày trờn Hỡnh 3.17b. Cỏc mẫu cú tỉ lệ Si/MPTMS bằng 20 cũng cú kết quả giống như tỉ lệ bằng 30, nghĩa là cực đại nhiễu xạ của mặt (110) đối với cỏc mẫu tổng hợp theo phương phỏp 2 và phương phỏp 3 rất mạnh cũn mẫu S-SBA20C1 tổng hợp theo phương phỏp 1 cú cường độ nhiễu xạ rất khú quan sỏt. Như vậy, đối với nguồn silic là SiO2 tỏch từ tro trấu, đưa MPTMS vào sau khụng thớch hợp với quỏ trỡnh hỡnh thành MQTB mecapto propyl-SBA-16. Vật liệu này chỉ phự hợp với phương phỏp tổng hợp trực tiếp. Trong cỏc cụng bố về quỏ trỡnh chức năng vật liệu MQTB MCM-41 [72], SBA-15 [32,54] và SBA-16 [106,110] bằng MPTMS tổng hợp từ nguồn silic là TEOS, hầu hết cỏc nhúm tỏc giả đều sử dụng phương phỏp tổng hợp trực tiếp và chiết trong dung mụi etanol.
Theo Kao và cộng sự [62], nguồn silic trong MPTMS sẽ bổ sung vào dạng I+ và tương tỏc với nguồn silic thủy phõn từ TEOS. Nếu đưa MPTMS vào sau sẽ phỏ vỡ cấu trỳc của SBA-16 cơ bản đó hỡnh thành nhưng chưa ổn định do tương tỏc của nguồn silic bổ sung từ MPTMS với SiO2 thủy phõn từ TEOS mạnh hơn so với tương tỏc của SiO2 với chất HĐBM. Với hàm lượng lớn, MPTMS cũn phỏ vỡ cả cấu trỳc của vật liệu MQTB sau khi đó nung do sự tương tỏc giữa hai nguồn
Hỡnh 3.17. a) Giản đồ XRD của S-SBA30C1, S-SBA30C2, S-SBA30C3, SBA-16
và b) Giản đồ XRD của S-SBA20C1, S-SBA20C2 và S-SBA20C3
1 2 3 4 5 6 (2 0 0 ) (1 1 0 ) C ư ờ n g đ ộ (c p s) 2 theta (độ) SBA- 16 S-SBA 30C3 S-SBA30C2 S-SBA 30C1 20 00 1 2 3 4 5 6 S-SBA20C3 S-SBA20C2 C ư ờ n g đ ộ (c p s) 2 theta (độ) 2 0 0 0 (1 1 0 ) S-SBA20C1 a b
silic này. Yang và cộng sự [114] tổng hợp mecapto propyl-SBA-15 bằng phương phỏp giỏn tiếp từ SBA-15 đó nung, kết quả cho thấy khi tỉ lệ mol MPTMS/SiO2
cao (bằng 0,08 và 0,18), cường độ nhiễu xạ của mặt (100) giảm đi đỏng kể. Diện tớch bề mặt riờng cũng giảm từ 855 m2/g (SBA-15) xuống lần lượt cũn 567 và 510 m2/g (mecapto propyl-SBA-15). Trong khi đú, diện tớch bề mặt riờng của mẫu cú tỉ lệ mol MPTMS/SiO2 thấp (bằng 0,05) là 734 m2/g, giảm ớt hơn so với tỉ lệ mol bằng 0,08 và 0,18.
Tiền chất SBA-16 sau khi tổng hợp được nung ở 550oC để loại bỏ chất ĐHCT, tạo thành vật liệu MQTB SBA-16. Trong trường hợp tổng hợp trực tiếp tiền chất mecapto propyl-SBA-16, khụng thể nung để loại bỏ chất ĐHCT F127, vỡ như thế sẽ phõn hủy luụn nhúm thiol (–C3H6-SH) gắn trờn bề mặt vật liệu. Trong trường hợp này chỳng tụi sử dụng phương phỏp chiết hồi lưu (chiết Soxhlet) bằng dung mụi etanol trong 48 giờ để loại bỏ chất ĐHCT F127. Theo Stucky và cộng sự [100], khi khuấy trộn chất ĐHCT trong mụi trường axit HCl, chuỗi PEO bị proton húa, tương tỏc giữa chất ĐHCT đó bị proton húa với dioxit silic là tương tỏc yếu, dễ dàng bị phỏ vỡ bởi cỏc dung mụi phõn cực. Vỡ thế, trong nghiờn cứu này, chỳng tụi chọn etanol làm dung mụi để chiết chất ĐHCT F127 ra
khỏi kờnh mao quản của vật liệu SBA-16. Hỡnh 3.18 trỡnh bày giản đồ TG-DSC
của chất ĐHCT F127, mẫu S-SBA30C2 đó loại bỏ chất ĐHCT bằng cỏch chiết hồi lưu trong dung mụi etanol 48 giờ và tiền chất S-SBA30C02 (mẫu S- SBA30C2 chưa chiết loại bỏ chất ĐHCT).
100 200 300 400 500 600 700 Dò n g n h iệ t D S C Nhiệt độ (oC) T G ( % ) S-SBA30C02 F127 S-SBA30C2 10 mV 10%
Từ Hỡnh 3.18 cho thấy F127 phõn hủy ở nhiệt độ ở 222oC, sau 420oC, F127 bị phõn hủy hoàn toàn. Đối với mẫu S-SBA30C02 (chưa chiết) cú pic tỏa nhiệt tự từ 200-400oC với đỉnh pic ở 320oC, kốm theo sự mất khối lượng là 39,90% quy cho sự oxy húa/phõn hủy của F127 và MPTMS. Sau khi tỏch loại chất ĐHCT, mẫu S-SBA30C2, pic tỏa nhiệt dịch chuyển về phớa nhiệt độ cao hơn, đỉnh pic ở 357oC. Tại nhiệt độ 320oC khụng quan sỏt hiệu ứng phõn hủy đỏng kể nờn sự mất khối lượng ở đõy cú thể quy cho sự phõn hủy của nhúm MPTMS (17,47%) gắn trờn bề mặt SBA-16. Sự lệch đỉnh pic trung tõm của 2 quỏ trỡnh phõn hủy (của F127+MPTMS và của MPTMS) khỏ lớn là một bằng chứng cho thấy quỏ trỡnh chiết đó loại bỏ gần như hoàn toàn F127.