2.2.7. Tính chất của các nhóm chức bề mặt trong VLMQTB oxit silic 2.2.7.1. Vật liệu oxit silic được chức năng hóa bằng các nhóm thụ động Các nhóm chức hữu cơ hoạt động thấp, như nhóm alkyl hay phenyl, có thể được sử dụng để gắn vào oxit silic MQTBTT nhằm biến đổi thể tích mao quản, đồng thời làm tăng tính kỵ nước của bề mặt và ngăn chặn sự thủy phân. Đường kính mao quản của vật liệu MQTBTT có thể được điều chỉnh bằng độ dài chuỗi alkyl khác nhau của tác nhân silyl hay sử dụng lượng lớn các tác nhân silyl [95]. Các tác nhân được sử dụng phổ biến để biến tính bề mặt chứa nhóm chức hữu cơ ít hoạt động là trimethylchloro silan (Me3SiCl) [64] và hexamethyldisilazan [(Me3Si)2NH] [90]. 2.2.7.2. Vật liệu oxit silic được chức năng hóa bằng các nhóm hoạt động Việc gắn lên bề mặt vật liệu MQTBTT các nhóm chức hữu cơ hoạt động như olefin, xyanua, thiol, amin, halogenua, epoxit… cho phép biến tính sâu hơn nữa. Chẳng hạn như hydroborat hóa và brom hóa [96] nhóm olefin (thông thường là nhóm vinyl), thủy phân xyanua thành axit cacboxylic, oxi hóa nhóm thiol thành axit sulfonic [97], alkyl hóa và thay thế nucleophil nhóm amin [98], thay thế nucleophil nhóm halogen [99]. Sau khi chức năng hóa thành công các nhóm chức hữu cơ hoạt động, người ta có thể gắn các kim loại chuyển tiếp tạo thành phức có hoạt tính xúc tác trên khung mạng vật liệu MQTBTT [100]. 2.2.7.3. Chức năng hóa vật liệu oxit silic ở các vị trí chọn lọc Trong quá trình chức năng hóa bởi các nhóm chức hữu cơ bằng phương pháp gián tiếp, bề mặt bên ngoài của vật liệu MQTBTT thường dễ dàng liên kết với các nhóm chức hơn bề mặt bên trong [101]. Để hạn chế sự gắn lên bề mặt bên ngoài người ta làm thụ động các nhóm silanol (Si-OH) trên bề mặt bên ngoài trước khi tiến hành chức năng hóa bề mặt bên trong. Shephard và cộng sự [102] đã nghiên cứu làm thụ động hóa bề mặt bên ngoài bằng dichlorodiphenylsilan (Ph2SiCl2) và sau đó chức năng hóa bề mặt bên trong bởi 3-aminopropyl trimethoxy silan [(MeO)3Si(CH2)3NH2]. Sự tồn tại chủ yếu của các nhóm chức amin ở bề mặt bên trong được chứng minh bằng phân tích hiển vi điện tử truyền qua (HRTEM). Một hướng khác là gắn lên bề mặt bên ngoài bằng Me3SiCl cũng được nghiên cứu trên tiền chất vật liệu MQTBTT khi chất HĐBM chưa loại bỏ khỏi các mao quản [103]. Do đó, sự gắn xảy ra chủ yếu trên bề mặt bên ngoài. Sau khi chiết chất HĐBM, bề mặt bên trong được chức năng hóa với các nhóm hữu cơ cần thiết. Một hướng khác được đề nghị bởi Antochshuk và cộng sự [104] là thực hiện đồng thời việc gắn Me3SiCl và chiết chất ĐHCT bằng cách đun hồi lưu tiền chất vật liệu MCM-41 với Me3SiCl nguyên chất. Hai phương pháp này đều yêu cầu không được nung, do đó một
Nguyễn Phi Hùng, Bài giảng Vật liệu mao quản và ứng dụng
84
