Functionalization of mesoporous SBA-15 silica by grafting of polyvinylamine on epoxy-modified surface

• Autorzy: Wach A. , Natkański P. , Drozdek M. , Dudek B. , Kuśtrowski P.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.516

Warianty tytułu

PL

Funkcjonalizacja mezoporowatej krzemionki SBA-15 w wyniku szczepienia poliwinyloaminy na powierzchni modyfikowanej grupami epoksydowymi

• Konferencja: International Conference MoDeSt (9 ; 04–08.09. 2016 ; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mesoporous SBA-15 silica was modified by grafting of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS). An influence of GPTMS/SBA-15 mass ratio used during this pre-functionalization step on the real amount of epoxy-silane grafted on the SBA-15 surface was studied by thermogravimetry and elemental analysis. The pre-functionalized SBA-15 was subsequently used to attach polyvinylamine (PVAm) chains by the opening of oxirane rings and the formation of bonds with NH2 groups from PVAm. The yield of this process was determined. Furthermore, SEM (scanning electron microscopy), DRIFT (diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy) and XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) as well as zeta potential measurements were applied to observe the changes in the chemical composition of SBA-15 surface and morphology of the synthesized materials. Various types of organic functionalities present on the modified SBA-15 were identified and analyzed quantitatively.

PL

Powierzchnię mezoporowatej krzemionki SBA-15 zmodyfikowano na drodze szczepienia 3-glicydoksypropylotrimetoksysilanu (GPTMS). Z wykorzystaniem metod analiz elementarnej oraz termograwimetrycznej badano wpływ stosunku masowego GPTMS/SBA-15 zastosowanego we wstępnej modyfikacji na rzeczywistą zawartość wprowadzonych na powierzchnię krzemionki grup epoksydowych. Do powierzchni zmodyfikowanego SBA-15 przyłączono następnie łańcuchy poliwinyloaminy (PVAm) w wyniku reakcji otwierania pierścieni oksiranowych połączonej z utworzeniem wiązań z grupami NH2 pochodzącymi od PVAm. Określono wydajność tego procesu. Badania SEM (skaningowej mikroskopii elektronowej), DRIFT (spektroskopii odbicia rozproszonego w podczerwieni), XPS (spektroskopii fotoelektronów) oraz pomiary potencjału zeta pozwoliły na ocenę zmian składu chemicznego powierzchni SBA-15 oraz morfologii zsyntetyzowanych materiałów. Zidentyfikowano oraz oznaczono ilościowo różne rodzaje grup funkcyjnych obecnych na powierzchni modyfikowanej krzemionki SBA-15.

Słowa kluczowe

EN

mesoporous silica; organic-inorganic hybrid materials; polymer grafting; polyvinylamine

PL

mezoporowata krzemionka; organiczno-nieorganiczne materiały hybrydowe; szczepienie polimeru; poliwinyloamina

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 7-8
• Strony: 516--524
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Wach A.

• Department of Chemical Technology, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Natkański P.

• Department of Chemical Technology, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Drozdek M.

• Department of Chemical Technology, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Dudek B.

• Department of Chemical Technology, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

autor

Kuśtrowski P.

• Department of Chemical Technology, Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J. et al.: Journal of the American Chemical Society 1992, 114, 10 834. http://dx.doi.org/10.1021/ja00053a020
• [2] Soler-Illia G.J. de A.A., Sanchez C., Lebeau B., Patarin J.: Chemical Reviews 2002, 102, 4093. http://dx.doi.org/10.1021/cr0200062
• [3] Deng Y., Wei J., Sun Z. et al.: Chemical Society Reviews 2013, 42, 4054. http://dx.doi.org/10.1039/C2CS35426H
• [4] Trong-On D., Desplantier-Giscard D., Danumah C., Kaliaguine S.: Applied Catalysis A: General 2003, 253, 545. http://dx.doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00194-7
• [5] Zhao L., Qin H., Wu R. et al.: Journal of Chromatography A 2012, 1228, 193. http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2011.09.051
• [6] Tang F., Li L., Chen D.: Advanced Materials 2012, 24, 1504. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201104763
• [7] Bescher E., Mackenzie J.D.: Materials Science and Engineering: C 1998, 6, 145. http://dx.doi.org/10.1016/S0928-4931(98)00039-3
• [8] Hoffmann F., Cornelius M., Morell J. et al.: Angewandte Chemie International Edition 2006, 45, 3216. http://dx.doi.org/10.1002/anie.200503075
• [9] Park S.S., Ha C.-S.: The Chemical Record 2006, 6, 32. http://dx.doi.org/10.1002/tcr.20070
• [10] Jose T., Sudheesh N., Shukla R.S.: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2010, 333, 158. http://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2010.10.012
• [11] Yokoi T., Kubota Y., Tatsumi T.: Applied Catalysis A: General 2012, 421–422, 14. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2012.02.004
• [12] Blasco-Jiménez D., Sobczak I., Ziolek M. et al.: Catalysis Today 2010, 152, 119. http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2010.04.031
• [13] Wach A., Drozdek M., Dudek B. et al.: The Journal of Physical Chemistry C 2015, 119, 19 954. 524 POLIMERY 2017, 62, nr 7–8 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b05868
• [14] Wach A., Drozdek M., Dudek B. et al.: Surface and Interface Analysis 2014, 46, 1021. http://dx.doi.org/10.1002/sia.5468
• [15] Alekseev S.A., Zaitsev V.N., Fraissard J.: Chemistry of Materials 2006, 18, 1981. http://dx.doi.org/10.1021/cm052776a
• [16] Yamazaki R., Karyu N., Noda M. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2015, 133, 43 256. http://dx.doi.org/10.1002/app.43256
• [17] Zhang L., He Y., Feng S. et al.: Ceramics International 2016, 42, 6178. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.12.178
• [18] Barbey R., Klok H.-A.: Langmuir 2010, 26, 18 219. http://dx.doi.org/10.1021/la102400z
• [19] Minko S., Patil S., Datsyuk V. et al.: Langmuir 2002, 18, 289. http://dx.doi.org/10.1021/la015637q
• [20] Tissot H., Gallet J.-J., Bournel F. et al.: The Journal of Physical Chemistry C 2014, 118, 24 397. http://dx.doi.org/10.1021/jp407411k
• [21] Jakša G., Štefane B., Kovač J.: Surface and Interface Analysis 2013, 45, 1709. http://dx.doi.org/10.1002/sia.5311
• [22] Penn L.S., Hunter T.F., Quirk R.P. et al.: Macromolecules 2002, 35, 2859. http://dx.doi.org/10.1021/ma011114d
• [23] Guillet-Nicolas R., Marcoux L., Kleitz F.: New Journal of Chemistry 2010, 34, 355. http://dx.doi.org/10.1039/B9NJ00478E
• [24] Thaiboonrod S., Cellesi F., Ulijn R.V. et al.: Langmuir 2012, 28, 5227. http://dx.doi.org/10.1021/la204606v
• [25] Choi M., Kleitz F., Liu D. et al.: Journal of the American Chemical Society 2005, 127, 1924. http://dx.doi.org/10.1021/ja044907z
• [26] Zhang F., Yan Y., Yang H. et al.: The Journal of Physical Chemistry B 2005, 109, 8723. http://dx.doi.org/10.1021/jp044632+
• [27] Pollock R.A., Gor G.Y., Walsh B.R. et al.: The Journal of Physical Chemistry C 2012, 116, 22 802. http://dx.doi.org/10.1021/jp303150e
• [28] Reichhardt N.V., Guillet-Nicolas R., Thommes M. et al.: Physical Chemistry Chemical Physics 2012, 14, 5651. http://dx.doi.org/10.1039/C2CP22523A
• [29] Gao Q., Xu W., Xu Y. et al.: The Journal of Physical Chemistry B 2008, 112, 2261. http://dx.doi.org/10.1021/jp0763580
• [30] Tao Q., Xu Z., Wang J. et al.: Microporous and Mesoporous Materials 2010, 131, 177. http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2009.12.018
• [31] Tang Y., Zong E., Wan H. et al.: Microporous and Mesoporous Materials 2012, 155, 192. http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.01.020
• [32] Vilarrasa-García E., Cecilia J.A., Santos S.M.L. et al.: Microporous and Mesoporous Materials 2014, 187, 125. http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2013.12.023
• [33] Šapić I.M., Bistričić L., Volovšek V. et al.: Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2009, 72, 833. http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2008.11.032
• [34] Neuhaus S., Padeste C., Solak H.H., Spencer N.D.: Polymer 2010, 51, 4037. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.07.002
• [35] Thaiboonrod S., Berkland C., Milani A.H. et al.: Soft Matter 2013, 9, 3920. http://dx.doi.org/10.1039/C3SM27728C
• [36] Seifert S., Höhne S., Simon F. et al.: Langmuir 2012, 28, 14 935. http://dx.doi.org/10.1021/la302855f
• [37] Noel S., Liberelle B., Robitaille L., De Crescenzo G.: Bioconjugate Chemistry 2011, 22, 1690. http://dx.doi.org/10.1021/bc200259c
• [38] Graf N., Yegen E., Gross T. et al.: Surface Science 2009, 603, 2849. http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2009.07.029

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).