Спосіб одержання мікро- та мезопористого сорбенту на основі елементоорганічного солюбілізату

1. Спосіб одержання мікро- та мезопористого сорбенту на основі елементоорганічного солюбілізату, який включає приготування водних розчинів міцелоутворюючої поверхнево-активної речовини (ПАР) і кремнієвмісного реагенту, введення органічної ПАР, яка здатна солюбілізуватись за змішаним типом солюбілізації, у водний розчин міцелоутворюючої ПАР, змішування цих розчинів з наступним утворенням осаду, повільне перемішування осаду в суміші розчинів до досягнення динамічної рівноваги в системі, гідротермальну обробку, відфільтровування осаду, промивання його 3 74895 4 заційний темплат, котрий складається з солюбіліосаду, повільного перемішування осаду в суміші затора - водорозчинної міцелоутворюючої ПАР ( розчинів до досягнення динамічної рівноваги в наприклад, алкілпіридиній галогеніди ) та нерозсистемі в присутності органічної ПАР, здатної сочинної у воді органічної ПАР, що являється солюлюбілізуватися за змішаним типом солюбілізації, білізатом ( наприклад, моноетаноламід насиченої котру вводять у водний розчин міцелоутворюючої н-аліфатичної кислоти ) [9]. Спосіб одержання мікПАР до утворення солюбілізаційного розчину, гідро- та мезопористого сорбенту включає приготуротермальної обробки, відфільтровування осаду, вання водних розчинів міцелоутворюючої ПАР і промивання його водою і висушування на повітрі кремніємісткого реагенту, зміщування цих розчинів при кімнатній температурі з наступним прожарюз наступним утворенням осаду, повільне переміванням до утворення пористого матеріалу з досщування осаду в суміші розчинів в присутності коналою просторовою структурою згідно з винахонерозчинної у воді органічної ПАР, гідротермальну дом, що заявляється, як органічну ПАР обробку при 100-150°С, відфільтровування осаду, використовують не(мало)розчинну елементорганіпромивання його водою і висушування на повітрі чну ПАР, наприклад, триалкілоксид фосфину, а при кімнатній температурі з наступним прожарюгідротермальну обробку ведуть при 80-150°С. ванням до утворення пористого матеріалу. За цим Причому, як водорозчинні міцелоутворюючі способом нерозчинну у воді органічну ПАР, здатну ПАР можуть бути використані алкілпіридиній галосолюбілізуватись за змішаним типом, вводять у геніди (AlkPyHsil) або четвертинні алкіламонійні водний розчин міцелоутворюючої ПАР до утвогалогеніди (ЧАНаl) з числом вуглецевих атомів у рення солюбілізаційного розчину, а перемішувангідрофобному радикалі від 8 до 18 (n), або будьня осаду ведуть до досягнення динамічної рівноякий інший гомологічний ряд водорозчинної міцеваги в системі. Після прожарювання одержують лоутворюючої ПАР, як не(мало)розчиину у воді пористий матеріал з досконалою просторовою ПАР використовують триалкілоксид фосфину структурою. (Сm)3РО з числом вуглецевих атомів у гідрофобних Недоліком цього технічного рішення є те, що радикалах від 1 до 16 (m) з довільною зміною веефективність використання вказаного солюбілізату личини m в будь-якому радикалі, а компоненти спостерігається при досить значному мольному розчинів беруть у такому мольному співвідношенспіввідношенні солюбілізат/солюбілізатор, а мононі: водорозчинна міцелоутворююча ПАР - 1 -5, етаноламіди високомолекулярних аліфатичних кремнекислий(мета) натрій --1 -8, нерозчинна у кислот не термостабільні, тобто не витримують воді елементорганічна ПАР - 0,01-1,0 (на один гідротермальної обробки при температурі близько моль водорозчинної ПАР), вода дистильована 145°С. Підвищені температури гідротермальної 100-8000. Алкільні радикали триалкілоксиду фособробки зручно використовувати для термостабіфину можуть бути насиченими І/або ненасиченильних солюбілізаторів, якими є четвертинні алкіми. ламонійні солі, при цьому скорочується тривалість Для оцінки ступеню впорядкованості простотермообробки до 5-18годин. рової структури ММС використали такі показники Задачею, на вирішення якої направлено винарентгенограм (СuКа): величина міжплощинної відхід, є розробка способу одержання мікро- та мезостані першого малокутового рефлексу (d100), число пористого сорбенту з більш досконалою просторорефлексів (n), а також величина A/W, де А - інтенвою структурою та високим виходом продукту, що сивність в мм (тобто його висота), W - ширина в досягається використанням термальне стабільних мм першого рефлексу, яка вимірюється на полов широкому проміжку температур міцелярних совині висоти А. любілізаційних розчинів. При цьому як солюбілізаПорівняння впливу солюбілІзаційного темплатор повинна бути використана будь-яка розчинна у ту прототипу (Табл., приклад 5) з впливом солюбіводі міцелоутворююча ПАР, а як солюбілізат - нелІзаційного темплату, котрий містить елементоррозчинна (або малорозчинна) у воді елементоргаганічний солюбілізат, на формування просторової нічна ПАР, що солюбілізується в міцелі за змішавпорядкованості мезопористих молекулярних сит ним типом солюбілізації. переконливо показує, що такі ж або кращі показниЗастосування розробленого способу дає можки РФА (рентгенофазовий аналіз) можна досягнути ливість отримати технічний результат, який поляпри значно меншій мольній величині елементоргагає в удосконаленні просторової структури одернічного солюбілізату (Табл., приклади 1-4). жуваного сорбенту при меншому мольному Таким чином, технічне рішення, що заявляєтьспіввідношенні солюбілізат/солюбілізатор, що підся, відповідає критерію винаходу "новизна". Аналіз вищує економічну ефективність, оскільки солюбілівідомих способів синтезу сорбентів показує, що в зат дорожчий від солюбілізатора, в розширенні жодному з них не застосували подібну послідовтемпературного режиму гідротермальної обробки ність введення не(мало)розчинної елементорганіматеріалу, а також в розширенні спектру викорисчної ПАР, що солюбілізується за змішаним типом товуваних вихідних матеріалів. солюбілізації. Оскільки залежність відрізняючих Для досягнення вказаного технічного резульознак і одержаного результату з літератури невітату у відомому способі одержання мікро- та мезодома, то можна зробити висновок про творчий пористого кремнеземного сорбенту шляхом пригохарактер заявленого технічного рішення, тобто тування водних розчинів міцелоутворюючої про відповідність його критерію "винахідницький поверхневоактивної речовини (ПАР), наприклад, рівень". Суть винаходу пояснюється наступним алкілпіридинію галогеніду, і кремніємісткого реагеприкладом: нту, наприклад, кремнекислого(мета) натрію, зміПриклад 1. Система C14H29NC5H5Cl : (С10)3РО : шування цих розчинів з наступним утворенням Na2SiO3 : Н2О = 1 :0,05 : 5 :3780. 5 74895 6 В хімічному стакані з кришкою на 200мл розтакої обробки автоклавні капсули охолодили вочинили в 40мл дистильованої води 1,2498 (0,004 дою до кімнатної температури, відфільтрували М) тетрадецилпіридиній хлориду, М. маса 312. При осад та промили його водою, висушили на поверперемішуванні на магнітній мішалці солюбілізувахні скла. Наступного дня в фарфоровій чашці поли 0,080г (0,000178 М) тридецилоксид фосфину містили в муфель та прожарили за певним темпе(М. маса 470,81) до утворення прозорого розчину. ратурним режимом, причому максимальна В хімічний стакан на 400мл помістили 16,3мл кретемпература прожарювання сягала 550°С. Припимнекислого (мета) натрію, густина якого 1,17г/см , нили прожарювання, після охолодження перенесдобавили 190мл дистильованої води, розмішали ли осад в ексикатор, зважили порошок , вирахувапротягом 10хв на магнітній мішалці і отримали ли вихід у відсотках по відношенню до розчин кремнекислого(мета) натрію, густина якого кремнезему, виконали рентгенофазовий аналіз дорівнює 1,02г/см3. В кремніємісткий розчин при (РФА), узагальнили отримані дані. З отриманих повільному перемішуванні і одночасному утворенрезультатів було видно, що для цієї системи краню осаду краплями дискретно добавляли з бюретщими умовами ГТ обробки є обробка осаду в маки солюбілізаційний розчин ПАР протягом однієїточному розчині. години, сполоснули бюретку 10мл дистильованої Приклади 2-4. Умови проведення дослідів такі води і добавили її в реакційну суміш. Продовжили ж, як і в прикладі 1, за винятком співвідношень перемішування протягом 8год, після чого суміш компонентів синтезу та температури ГТО. Дані залишили стояти протягом ночі, вранці відфільтзведені в таблицю. Для порівняння показників харували половину осаду за допомогою водострурактеристики структури нанопористих зразків, меневого насосу, промили осад водою, висушили одержаних за способом, що заявляється (приклана скляній поверхні при кімнатній температурі до ди 1-4), в таблиці наведено також зразок 5, одерутворення сухого сипучого порошку. Через декільжаний за способом-прототипом. ка днів 1 г сухого цього порошку помістили в спеОскільки ступінь просторової впорядкованості ціальну автоклавну капсулу - пробірку, залили структури матеріалу характеризується інтенсивніс20мл дистильованої води та витримали протягом тю і чіткістю рефлексів дифрактограми, то з порівтрьох діб при температурі 80°С. Другу половину няння величини показника A/W зразків, одержаних сирого осаду в маточному розчині (в таблиці матоза заявленим способом і прототипом, переконливо чний розчин позначено скорочено: м. розчин) тавидно, що заявлений спосіб забезпечує одержанкож помістили в автоклавну ємкість та витримали ня середнього значення A/W = 44, що в три рази при тих же умовах гідротермальної обробки. Після більше, ніж у прототипі (15). Таблиця Склад бітемплатних реакційних сумішей та характеристика структури нанопористих зразків, синтезованих з використанням не(мало)розчинних солюбілізатів № зразка 1 2 3 4 5 Компоненти темплату, склад реакційної суміші, в молях: AlkPyHal: (Сm)3Р: Na2SiO3: Н2О С14Ру, (С10)3Р 1:0,05:5:3780 С12Ру,(С8)3Р 1:0,09:2:1722 С16Ру, (С12)3Р 1:0,07:2:2556 С16Ру, (С10)3Р 1:0,09:4:5000 С14Ру, ЕАС10 1 : 0,25 : 4 : 3333 -прототип Джерела інформації 1. Пат. США № 5057296 кл. С01В 35/12, опубл. вБюл. Ж за 1991 р. 2. Пат. США № 5098684 кл. С01В 33/34, опубл. в Бюл. № 3 за 1992 р. 3. Пат. США № 5102643 кл. С01В 33/34, опубл. в Бюл. № 4 за 1992 р. 4. C.T.Kresge, M.E.Leonowicz, W.J.Roth, J.C.Vartuli, J.S.Beck. Nature, 1992, 359, N6397, P.710-712. 5. Ф.М. Бобонич, А.С. Коваленко, Ю.Г. Волошина, В.Н.Соломаха, А.С.Корчев, A.IL Филиппов, В.Г .Ильин. Теорет. и эксперим. химия, 1999, 35, Комп’ютерна верстка M. Клюкін Умови ГТО м.р., 80 Н2О, 80 м.р., 80 м.р., 80 Н2O, 80 Характеристика структури d100, А 36,81 35,40 42,50 44,35 36,81 n 3 3 4 4 3 A/W 43 48 45 40 15 №6,с.367-372. 6. Q.Huo, D.I.Margolese, U.CiesIa, P.Feng, T.E.Gier, P.Sieger., Nature, 1994, 368, N6469, P.317-321 7. J.S.Beck, J.C.Vartuli, W.J.Roth, M.E.Leonovicz, C.T.Kresge, K.D.Schmitt, C.T-W.Chu, D.H.Olson, E.W.Sheppard, S.B.McCullen, J.B.Higgms, J.L.Schlenker, J.Am. Chem. Soc., 1992,114, P. 10834-10843. 8. D. Khushalani, A. Kuperman, N. Coombs, G. A. Ozin, Chem. Mater., 1996, 8, P. 2188-2193. 9. Пат. Украши 45758А МПК6 С01В 33/00, 33/155, опубл. в бюл. № 4 за 2002 р. - ПРОТОТИП Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601