Trong tổng hợp cỏc vật liệu SBA-15, đầu tiờn người ta cho chất định hướng cấu trỳc P123 vào trong dung dịch axit, ở đú, th o Stucky và cộng sự [104], [ 105], cỏc phõn tử chất hoạt động bề mặt bị proton húa và được tổ chức dưới dạng một cấu trỳc mix n hỡnh trụ. Sau đú, nguồn cung cấp Si được thờm vào và bị thủy phõn, ngưng tụ lờn trờn bề mặt cỏc mix n. Cỏc mẫu ngưng tụ và mix n gắn với nhau bởi cỏc tương tỏc tĩnh điện, liờn kết hydro và van d r Waals. Cấu trỳc SBA-15 được định hỡnh trong giai đoạn này, vỡ thế nú đúng một vai trũ quan trọng. Trong trường hợp của chỳng tụi, để tổng hợp vật liệu SBA-15 chức năng húa nhúm cacbonyl, sau khi thờm TEOS (nguồn cung cấp Si) một thời gian t, MPS (nguồn cung cấp nhúm cacbonyl) được thờm vào. Thời gian t được x m như là thời gian thủy phõn của TEOS trước khi MPS bị thủy phõn, và vỡ thế nú sẽ ảnh hưởng đến độ trật tự cấu trỳc SBA-15. Ở đõy chỳng tụi thử nghiệm với t những giỏ trị như sau: t = 0,5; 1; 2 và 3 giờ với tỉ lệ mol của MPS/(MPS + TEOS) bằng 10%. Kết quả đặc trưng X-ray của những mẫu này được trỡnh bày trờn hỡnh 3.13.
62
Chỳng ta cú thể dễ dàng nhận thấy rằng trật tự cấu trỳc được cải thiện nhiều khi tăng thời gian t. Ở thời gian t = 3 giờ, ngoài pic tương ứng với mặt (100), cũn cú thể nhận thấy cỏc pic ứng với mặt (110) và (200).
Hỡnh 3.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của: SBA-15c (a); 10CO-SBA-15 -3h (b); 10CO- SBA-15 -2h (c); 10CO-SBA-15-1h (d) và 10CO-SBA-15-0,5h (e).
Hỡnh thỏi của cỏc sản phẩm chức năng húa cũng được đặc trưng bằng phương phỏp SEM và cỏc kết quả được trỡnh bày trong hỡnh 3.14. Cú thể dễ dàng nhận ra rằng tất cả cỏc sản phẩm đều cú dạng hỡnh sợi dớnh kết với nhau. Hỡnh dạng này cũng được quan sỏt ở sản phẩm SBA-15 khụng biến tớnh ở trờn. Tuy vậy, nếu quan sỏt kỹ chỳng ta sẽ thấy sự kết dớnh cỏc sợi và đường kớnh sợi giảm dần khi tăng thời gian thủy phõn trước của TEOS. Đường kớnh sợi cú thể được ước định bằng khoảng 1; 0,7; 0,5; và 0,2 μm đối với 10CO-SBA-15-0,5h; 10CO-SBA-15-1h; 10CO-SBA- 15-2h; và 10CO-SBA-15-3h tương ứng.
Hỡnh 3.14. Ảnh SEM của 10CO-SBA-15-3h (a);
63
Để xỏc định sự cú mặt nhúm cacbonyl trong cỏc sản phẩm, cỏc mẫu tổng hợp được đặc trưng phổ hồng ngoại. Với mục đớch so sỏnh, phổ hồng ngoại của chất định hướng cấu trỳc P123 cũng được trỡnh bày trong Hỡnh 3.15. Kết quả cho thấy cỏc dao động cú cường độ mạnh trong vựng từ 1250 – 1500 cm-1, và xung quanh 2800 - 3000 cm-1 đặc trưng cho sự cú mặt của chất ĐHCT [53] gần như mất hẳn trong phổ của cỏc vật liệu chức năng húa, đặc biệt là đối với vật liệu 10CO-SBA- 15-3h. Điều đú chứng tỏ rằng chỳng tụi đó loại bỏ phần lớn chất định hướng cấu trỳc trong quỏ trỡnh chiết loại bằng dung mụi tanol. Ngoài ra, cỏc phổ của 10CO- SBA-15-2h (c); 10CO-SBA-15-1h (d); 10CO-SBA-15-0,5h ( ) cũn chỉ ra một pic yếu xung quanh 1697 cm-1 đặc trưng cho dao động của nhúm C=O [34]. Cường độ tăng dần và rừ ràng hơn khi giảm thời gian thủy phõn trước của TEOS. Kết quả này chỉ ra rằng hàm lượng nhúm C=O trong cỏc mẫu tăng khi giảm thời gian thủy phõn trước của TEOS.
Hỡnh 3.15. Phổ hồng ngoại của P123 (a); 10CO-SBA-15-3h (b); 10CO-SBA-15-2h (c); 10CO-SBA-15-1h (d); 10CO-SBA-15-0,5h (e)
Như vậy, một kết luận quan trọng được rỳt ra ở đõy là khi tăng thời gian thủy phõn trước, nghĩa là cho MPS vào hỗn hợp phản ứng càng chậm hơn so với cho TEOS, sản phẩm thu được cú cấu trỳc trật tự hơn nhưng hàm lượng MPS, hay nhúm cacbonyl, cú trong trong vật liệu ớt hơn. Kết hợp cỏc hỡnh 3.13; 3.14; 3.15 cho thấy thời gian t = 1 giờ vừa đủ để giữ được cấu trỳc SBA-15 tốt vừa cú sự hiện diện của nhúm cacbonyl với một hàm lượng tương đối. Vậy nờn chỳng tụi chọn thời gian thủy phõn trước này để nghiờn cứu cho những trường hợp sau.
64