Synteza i właściwości fizykochemiczne krzemionki typu SBA-15 aktywowanej jonami miedzi

• Autorzy: Laskowska, M. , Laskowski, Ł. , Fijałkowski, K. , Kacprzak, M.

Warianty tytułu

EN

Synthesis and physicochemical properties of SBA-15 mesoporous silica activated by copper ions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Krzemionka mezoporowata SBA-15 jest znana od 1998 roku i ciągle cieszy się wielkim zainteresowaniem z powodu wyjątkowych możliwości aplikacyjnych. Struktura amorficznej krzemionki SBA-15 zawierająca heksagonalnie uporządkowane cylindryczne pory o średnicy około 5 nm jest doskonałą matrycą dla grup aktywnych. Funkcjonalizacja krzemionki miedzią jest obecnie często poruszanym tematem z powodu właściwości bakteriostatycznych i grzybobójczych miedzi. Celem prowadzonych badań było uzyskanie krzemionki SBA-15 z równomiernie rozłożonymi grupami funkcyjnymi zawierającymi jony miedzi. W pracy przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań świadczących o uzyskaniu materiału o założonych właściwościach. Transmisyjna mikroskopia elektronowa potwierdziła uzyskanie właściwej struktury, a analiza EDS wykazała obecność miedzi w badanym materiale. Na podstawie porównania teoretycznych i eksperymentalnych widm Ramana potwierdzono przyłączenie jonów miedzi do grup funkcyjnych propylowofosforanowych. Świadczy to o możliwości kontrolowania koncentracji jonów miedzi i ich dystrybucji wewnątrz krzemionki już na etapie syntezy.

EN

Mesoporous silica SBA-15 is well known since 1998, and still maintain an interesting material from the reason of its potential applications. The structure of SBA-15 silica, containing hexagonally arranged cylindrical pores with diameter about 5 nm, seems to be a great matrix for functional units. Copper activated materials are presently under great attention of researchers from the reason of its bacteriostatic and fungicidal properties. The goal of the presented here investigations was obtaining SBA-15 mesoporous silica with homogenously distributed copper containing units. In the paper we present results of research proving that obtained material has established properties. TEM observations confirm that investigated sample has well ordered, hexagonally arranged pore array pattern nanostructure. EDS analysis confirms presence of copper in the molar proportion between silicon and phosphorus about 1:10, according to the synthesis assumptions. On the basis of Raman scattering supported by numerical simulations we confirm bounding between copper ions and propyl-phosphate groups. All mentioned above proves that fine tuning of active units concentration and distribution inside silica matrix is possible.

Słowa kluczowe

PL

krzemionka mezoporowata SBA-15; analiza EDS; spektroskopia Ramana; metoda DFT; TEM

EN

mesoporous silica SBA-15; EDS analysis; Raman spectroscopy; DFT methods; TEM

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 516--518
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laskowska, M.

• Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Politechnika Częstochowska,

autor

Laskowski, Ł.

• Katedra Inżynierii Komputerowej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechnika Częstochowska

autor

Fijałkowski, K.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Politechnika Częstochowska

autor

Kacprzak, M.

• Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Zhao D., Huo Q., Feng J., Chmelka B. F, Stucky G. D.: Nonionic triblock and star diblock copolymer and oligomeric surfactant syntheses of highly ordered, hydrothermally stable. Mesoporous Silica Structures. J. Am.Chem. Soc. 120 (1998) 6024÷6036.
• [2] Zhao D., Feng J., Huo Q., Melosh N., Fredrickson G. H., Chmelka B. F., Stucky G. D.: Triblock copolymer synthesis of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores. Science 279 (1998) 548÷552.
• [3] Feynman R.: There's Plenty Room at the Bottom. Caltech Engineering and Science 23 (5) (1960) 22÷36.
• [4] Corriu R., Datas L., Guari Y., Mehdi A., Reye C., Thieuleux C.: Ordred SBA-15 mesoporous silica containing phosphonic acid groups prepared by a direct synthetic approach. Chem. Commun. (2001) 763÷764.
• [5] Corriu R., Mehdi A., Reye C., Thieuleux C.: Direct Synthesis of Functionalized mesoporous silica by non-ionic assembly routes. quantitative chemical transformations within the materials leading to strongly chelated transition metal ions. Chem. Mater. 16 (2004) 159÷166.
• [6] Kędziora A., Gerasymchuk Y., Sroka E., Bugla-Płoskońska G., Doroszkiewicz W., Rybak Z., Hreniak D., Wiglusz R., Stręk W.: Wykorzystanie materiałów opartych na częściowo redukowanym tlenku grafenu z nanocząstkami srebra jako środków bakteriostatycznych i bakteriobójczych. Polim. Med. 43 (3) (2013) 129÷134.
• [7] Choma J., Jaroniec M.: Podstawowe metody adsorpcyjne stosowane do oceny powierzchniowych i strukturalnych właściwości węgli aktywnych.Ochrona Środowiska 27 (3) (2005) 3÷8.
• [8] Choma J., Jaroniec M.: Porównanie klasycznych metod wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów materiałów krzemionkowych MCM-41 i SBA-15. Ochrona Środowiska 29 (2) (2007) 3÷8.
• [9] Wang Z., Wang D., Zhao, Z. Chen Y., Lan J.: A DFT study of the structural units in SBA-15 mesoporous molecular sieve. Computational and Theoretical Chemistry 963 (2011) 403÷411.
• [10] Laskowski L., Laskowska M.: Functionalization of SBA-15 mesoporous silica by Cu-phosphonate units: probing of synthesis route. Journal of Solid State Chemistry, in review.
• [11] Mikolay A., Huggett S., Tikana L., Grass G., Braun J., Nies D. H.: Survival of bacteria on metallic copper surfaces in a hospital trial. ApplMicrobiol Biotechnol 87 (2010) 1875÷1879.
• [12] Jal P. K., Patel S., Mishra B. K.: Chemical modification of silica surface by immobilization of functional groups for extractive concentration of metal ions. Talanta 62 (2004) 1005÷1028.
• [13] Kim Y. H., Lee D. K., Cha H. G., Kim C. W., Kang Y. C., Kang Y. S.: Preparation and characterization of the antibacterial Cu nanoparticle formed on the surface of SiO2 nanoparticles. J. Phys. Chem. B 110 (2006) 24923÷24928.
• [14] Berendjchi A., Khajavi R., Yazdanshenas M. E.:Fabrication of superhydrophobic and antibacterial surface on cotton fabric by doped silica-based sols with nanoparticles of copper. Nanoscale Research Letters6 (2011) 594.
• [15] Zielecka M., Jeziórska R., Bujnowska E., Kępska B., Wenda M.: Nanonapełniacze krzemionkowe z trwale wbudowanym w strukturę nanosrebrem lub nanomiedzią, wytwarzane metodą zol-żel. Polimery 57 (3) (2012) 177÷182.
• [16] Hryniewicz W., Sulikowska A., Szczypa K., Skoczyńska A., Łuczak-Kadłubowska A, Gniatkowski M.: Rekomendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki. Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego, Warszawa (2006).