МЕЗОПОРИСТЫЕ СИЛИКАГЕЛИ

В настоящее время большой интерес для науки и промышленности представляет мезопористый 8Ю2, широко используемый как носитель для катализаторов, а также в качестве матриц для большого числа функциональных композитных материалов и т.д.

Основным методом получения мезопористого оксида кремния является темплатный синтез с использованием в качестве темплата поверхностно-активных веществ. Характерной особенностью катализаторов, полученных на основе силикагеля, как показала практика, является инертность носителя к протеканию каталитических реакций, т.е. такой носитель не вносит в состав получаемых продуктов побочных веществ, создающих дополнительную проблему при очистке полученного продукта.

Основной идеей, лежащей в основе получения мезопористого силикагеля, является темплатный синтез с использованием в качестве матрицы-шаблона надмолекулярных структур мицеллы, образованных органическими молекулами и другими подобными органическими соединениями (помимо ПАВ)[425-434.

Получен обширный экспериментальный материал, анализ которого показывает, что синтезированные так называемые мезопористые образцы в действительности имеют микро-мезопористую структуру с удельной поверхностью, величина которой иногда в десятки раз превышает удельную поверхность мезопор.

Кроме этого, во всех без исключения работах распределение объема пор по радиусам определено по десорбционной ветви изотермы, которая, как известно, оценивает радиус горла пор, а не размер самих пор. Поэтому полученные результаты практически во всех работах ставят под сомнение наличие в синтезированных образцах силикагеля чисто мезопори-стой структуры.

Безусловно, присутствие мезопор в составе полученного оксида кремния не вызывает сомнения, но однородность их размера вызывает определенное сомнение. Дело в том, что в образцах, содержащих поры определенного размера, адсорбционная и десорбционная ветви изотермы имеют одинаковую форму, а рассчитанные по ним распределения объема пор по радиусам, с учетом толщины пленки адсорбированных молекул адсорбата, практически совпадают между собой.

В связи с этим хотелось бы еще раз подчеркнуть, практически во всех работах по синтезу мезопористого БЮ2 полученные образцы имеют весьма размытую структуру, в чем не вина темплатного синтеза, а скорее, недостаток метода осаждения гидроксида.

Дело в том, как мы уже неоднократно отмечали, что существующий метод осаждения гидроксидов чреват рядом недостатков, которые при осаждения гидрогеля кремния сопровождаются разбавлением раствора осадителем и изменением концентрации исходного солевого раствора, в результате синтезируемый образец представлен гидрогелями различной структуры с набором пор различного размера, начиная от микропор и заканчивая, в некоторых случаях, макропорами.

Безусловно, в этом нет вины темплатного синтеза, который при усовершенствовании метода осаждения гидрогеля кремниевой кислоты займет достойное место при регулировании пористой структуры и удельной поверхности не только диоксида кремния, но и гидроксидов металлов.

Несмотря на некоторые недостатки темплатного синтеза пористых материалов, следует отметить, что перспектива его использования в различных областях науки и техники весьма велика.

Во-первых, темплатный метод существенно расширяет набор адсорбентов и катализаторов, обладающих различной пористой структурой, начиная от микро- и субмикропористой структуры и заканчивая образцами мезопористой структуры.

Дело в том, что для практической реализации сорбционного процесса, как правило, необходим набор адсорбентов с различным размером пор, особенно для адсорбционной очистки веществ с достаточно крупными молекулами : такими как белки, синтетические полимеры, гормоны, витамины, красители, гуминовые кислоты, адсорбция которых в микропо-рах затруднена или вообще не возможна. Поэтому при разработке новых адсорбентов и особенно катализаторов не должно быть перекосов, сужающих ассортимент пористых материалов, а соответственно, и результативность их практического использования.

В последнее время появилось много публикаций, направленных на разработку темплатного синтеза микро- и супермикропористых твердых тел, т.е. пористых материалов, которые реже всего используются в сорбционной технике.

Безусловно, темплатный синтез твердых тел с заданным размером пор представляет определенный научный интерес и расширяет возможности регулирования структурных параметров получаемых пористых веществ.

Тем не менее, взглянем на этот процесс синтеза критически, оценим, так ли он безгрешен, как стараются представить его некоторые исследователи и их поклонники. Для примера рассмотрим лишь один вопрос : темплатный синтез мезопористых адсорбентов и анализ полученных результатов показывает, что пористая структура синтезированных образцов, как уже отмечали, представлена смесью микро-, субмикро- и мезопор. Об этом свидетельствуют изотермы сорбции и весьма высокие удельные поверхности получаемых образцов, которые в разы выше удельной поверхности мезопористого адсорбента.

Кроме того, для синтеза мезопористого адсорбента требуются дополнительные затраты, связанные со стоимостью темплата и его удаления из состава образца.

По данной причине уже сегодня многие исследования, несмотря на их положительный результат, не могут быть востребованы.

Дело в том, что стоимость темплата и затраты на его удаление существенно увеличивают стоимость производимых адсорбентов и катализаторов, что безусловно сказывается на стоимости продукции производимой с их участием.

Путь один - использование дешевых, эффективных и легко удаляемых темплатов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >