Cho đến nay, cú hai nhúm chức năng phổ biến được nghiờn cứu gắn lờn trờn bề mặt MQTB (MCM-41, SBA-15, SBA-16), đú là nhúm thiol (-C3H6-SH) và nhúm amin (-C3H6-NH2) [31,32,105,110,112]. Lịch sử gắn cỏc nhúm chức năng này cũng xuất phỏt từ những thành tựu chức năng húa bề mặt của vật liệu MCM-41 [19]. Cú hai phương phỏp để gắn cỏc nhúm chức năng này, đú là tổng hợp trực tiếp (cú thể cho nhúm chức năng vào đồng thời với nguồn silic hoặc khi khung của vật liệu MQTB bắt đầu hỡnh thành) và biến tớnh sau tổng hợp (giỏn tiếp, cấu trỳc MQTB đó hỡnh thành cơ bản hoặc sau khi đó tỏch loại chất ĐHCT bằng cỏch nung hoặc chiết trong cỏc dung mụi thớch hợp). Vật liệu MQTB sau khi biến tớnh bằng cỏc nhúm chức hữu cơ được ứng dụng rất rộng rói trong cỏc quỏ trỡnh hấp phụ và xỳc tỏc.
- Tổng hợp trực tiếp
Trong phương phỏp này người ta thường sử dụng cỏc chất biến tớnh như: NH2-(CH2)3-Si(C2H5O)3 (APTES) để gắn nhúm amin, hoặc (CH3O)3-Si(CH2)3- SH (MPTMS) để gắn nhúm thiol. Đối với tổng hợp trực tiếp, người ta trộn cỏc chất này với nguồn cung cấp silic như TEOS hoặc trộn với chất đồng mixen, cũng cú khi cho vào riờng lẻ. Trong quỏ trỡnh phản ứng, nhúm silan sẽ bị thủy phõn và gắn vào tường dioxit silic, cũn cỏc nhúm chức năng hướng ra ngoài, sau đú chiết bằng etanol [24,62,72,85,106]. Kết quả thu được vật liệu MQTB cú cỏc nhúm chức năng gắn trờn bề mặt. Quỏ trỡnh ngưng tụ tạo cỏc nhúm chức trờn bề mặt cú thể được minh họa như trong Hỡnh 1.8.
Đó cú một số cụng trỡnh cụng bố chức năng húa thành cụng bề mặt SBA- 15, SBA-16 bằng cỏc nhúm thiol, amin và ứng dụng trong hấp phụ cỏc kim loại nặng, cỏc chất màu trong mụi trường nước hoặc xỳc tỏc trong tổng hợp hữu cơ. Hàm lượng nhúm chức hữu cơ gắn vào càng cao thỡ khả năng hấp phụ và xỳc tỏc càng tốt. Tuy nhiờn, nếu hàm lượng cao quỏ thỡ cấu trỳc của vật liệu nền kộm trật tự và diện tớch bề mặt riờng khụng cao [72,85].
- Biến tớnh giỏn tiếp
Để biến tớnh giỏn tiếp, người ta dựa vào cơ sở khoa học sau: Trờn bề mặt của vật liệu MQTB silica (MCM-41, SBA-15, SBA-16…) cú cỏc nhúm Si-OH. Cỏc nhúm chức năng được gắn bởi phản ứng giữa cỏc phõn tử cú chứa nhúm chức năng (như APTES hoặc MPTMS) và OH của nhúm Si-OH trờn bề mặt. So với phương phỏp tổng hợp trực tiếp, phương phỏp này tạo cỏc nhúm chức năng phõn bố khụng đồng đều trờn bề mặt mao quản và tiờu hao một lượng lớn hợp
Hỡnh 1.8. Quỏ trỡnh ngưng tụ tạo sản phẩm đồng thời
Ngưng tụ
R = - C3H6 - SH hoặc - C3H6 - NH2
chất để chức năng húa [41,114]. Tuy nhiờn, do tương tỏc của nguồn silic bổ sung từ MPTMS với nguồn silic thủy phõn từ TEOS (TMOS) mạnh nờn cú thể phỏ vỡ cấu trỳc của vật liệu nền, kể cả sau khi đó nung loại bỏ chất ĐHCT [114]. Quỏ trỡnh biến tớnh cú thể được mụ tả như sơ đồ trờn Hỡnh 1.9.