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O UPAC separa os poros em microporos (<2 nm), mesoporos ou mesoporos (2 a 50 nm), macroporos (> 50 nm) de acordo com a escala de tamanho dos poros; de acordo com a definição mais recente, os poros são subdivididos em microporos (<0,7 nm) e micropólos (0,7-2 nm), enquanto poços abaixo de 100 nm são coletivamente referidos como nanoporos. Então, como são os nomes desses materiais de furo?

Série MCM

MCM é a abreviação de Mobil Composition of Matter. Principalmente pelos pesquisadores da Mobil Oil, usando o silicato de etila como fonte de silício, sintetizado por um método de molde macio baseado em micelas. MCM Os mosqueteiros são MCM-41, MCM-48 e MCM-50. O MCM-41 é uma estrutura mesoporosa hexagonal, o arranjo de mesoporos cilíndricos regulares feitos de estrutura de poros unidimensional. Mesopore diâmetro ajustável entre 2-6,5 nm, grande área de superfície específica. Comparado às peneiras moleculares, não há locais de ácido Bronsted no MCM-41. Devido à sua parede fina e baixa taxa de troca de unidades de silício, as ligações Si-O hidrolisam e reticulam em água fervente, resultando em danos estruturais. Portanto, a estabilidade térmica não é boa. Os primeiros trabalhos sobre a síntese do MCM-41 foram publicados nos JACs em 1992, e as citações agora têm quase 12.000 citações. (J. Am. Chem. Soc., 1992, 114 (27), pp 10834-10843.) O MCM-48 possui uma estrutura celular inter-dimensional tridimensional. O MCM-50 é uma estrutura lamelar e só pode ser referida como "mesoestrutura" em vez de "mesoporosa", pois a estrutura lamelar entra em colapso após a remoção da camada formadora de surfactante e, como não há poros, isso não é profundo. 

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Figura 1 Diagrama do mecanismo de síntese MCM-41, o surfactante usado é um surfactante aniônico

SBA series

SBA é a abreviação de Santa Barbara Amorphous. Entre eles, o grande nome é SBA-15. O SBA-15 foi sintetizado pela primeira vez por Zhao Dongyuan, professor da Universidade Fudan em 1998, depois de fazer um estudo de pós-graduação em Santa Barbara, Universidade da Califórnia, EUA. Foi publicado na Science naquele ano e foi citado por mais de 10.000 vezes ( Science 23 Jan 1998: 279, 5350, 548-552.). A série SBA de materiais de sílica mesoporosa é sintetizada usando um método de molde macio usando um surfactante do tipo bloco; seu tamanho de poro é ajustável na faixa de 5 a 30 nm. O SBA-15 consiste em uma série de canais cilíndricos paralelos hexagonais com alguns mesoporos ou poros dispostos em ordem aleatória com uma espessura da parede celular de 3-6 nm. Devido às paredes celulares mais espessas do SBA-15, a estabilidade hidrotérmica do material é melhor que a da série MCM. SBA-15 é um material poroso multidimensional que contém ambos os materiais mesoporosos. Ele pode remover o surfactante incorporado nas paredes dos poros durante o processo de calcinação, resultando em uma estrutura microporosa.

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Figura 2 (esquerda) Imagem TEM do SBA-15 com diferentes tamanhos de poros. A extremidade hidrofóbica do surfactante tribloco (direito) entrará nas paredes dos poros da sílica formada. Após a calcinação, os microporos

Série HMM

O HMM é uma abreviação de Material Mesoporoso de Hiroshima e foi preparado pela primeira vez por pesquisadores da Universidade de Hiroshima em 2009. O HMM é um material de silício mesoporoso esférico com tamanho de poro de 4-15 nm e diâmetro externo ajustável de 20-80 nm. Na etapa de síntese, os autores primeiro formam gotículas de emulsão através da solução mista óleo / água / surfactante e, em seguida, crescem o silício com as partículas de poliestireno geradas in situ como modelo, resultando em sílica mesoporosa esférica após a remoção do modelo. (Materiais microporosos e mesoporosos 120 (2009) 447-453.)

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Figura 3 Diagrama do mecanismo de síntese do HMM e imagens SEM e TEM do produto

Série TUD

TUD significa Technische Universiteit Delft, também conhecida como Universidade de Tecnologia de Delft. Na micrografia eletrônica, o TUD-1 aparece como uma espuma com uma superfície de 400-1000 m2 / ge um mesoporo ajustável entre 2,5 e 25 nm. Na síntese de materiais, não há surfactante e a trietilamina é usada como agente de molde orgânico. A estrutura de poros pode ser controlada ajustando a proporção de agente de molde orgânico e fonte de silício. (Chem. Commun., 2001, 713-714)

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Figura 4 (imagem à esquerda) SEM do TDU-1, (à direita) Material de carbono mesoporoso sintetizado com TDU-1 como um modelo rígido

Série FSM

FSM é a abreviação de materiais mesoporosos para folhas dobradas. A tradução literal de seu nome é material mesoporoso de folha dobrada. A síntese de FSM é a síntese do material de silicato em camadas Kanemite e alquil trimetilamina de cadeia longa (ATMA) sob condições alcalinas. A troca iônica de tratamento misto ocorre para obter uma distribuição estreita do tamanho dos poros do material de sílica mesoporosa hexagonal tridimensional. O FSC tem uma área de superfície específica de 650-1000 m2 / ge um tamanho de poro de 1,5-3 nm. (Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, No. 5 (1996))

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Figura 5 Diagrama TEM do FSM

KIT series

O KIT não encontrou uma declaração muito oficial, provavelmente a abreviação de Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia. Também pertencente ao material de sílica mesoporoso ordenado, diferente da estrutura de poro unidirecional SBA-15 (p6mm cúbico), o KIT-6 (la3d cúbico) possui estrutura mesoporosa cúbica interconectada. Na síntese do KIT-6, uma mistura de surfactante tribloco (EO20PO70EO20) e butanol foi usada como agente de direcionamento da estrutura. KIT-6 tamanho de poro ajustável em 4-12 nm, a área superficial específica de 960-2200 m2 g-1. (Chem. Commun., 2003, 2136-2137)

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Figura 6 (esquerda) Diagrama da estrutura do SBA-15 p6mm e KIT-6 la3d, (direita) imagem TEM do KIT-6

Série CMK

O método comum para sintetizar carbono mesoporoso é o método de molde rígido. Peneiras moleculares mesoporosas como MCM-48 e SBA-15 são usadas como modelo para selecionar os precursores apropriados, carbonizar os precursores sob a catálise de ácido e depositar nos poros dos materiais mesoporosos Road e depois dissolver com NaOH ou SiO2 mesoporoso HF, para obter carbono mesoporoso. Em 1999, a Ryoo conseguiu replicar outros materiais mesoporosos usando materiais mesoporosos como modelos rígidos. Esta série de materiais denominada CMK. Também não encontrou a denominação oficial, mas provavelmente as Peneiras Moleculares de Carbono e a Coreia combinaram a denominação. Ele produziu sucessivamente materiais de peneiras moleculares de carbono mesoporoso CMK-1, CMK-2, CMK-3, CMK-8 e CMK-9 usando MCM-48, SBA-1, SBA-15 e KIT-6 como modelos. (J. Phys. Chem. B, 103, 37, 1999.) CMK-3 é uma estrutura hexagonal bidimensional com uma distribuição de tamanho de poro estreita, área de superfície específica alta (1000-2000 m2 / g), volume de poro grande 1,35 cm3 / g) e forte resistência a ácidos e álcalis, é um bom veículo catalisador.

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Figura 7 Imagem TEM de CMK-1 e CMK-3

Série FDU

A série FDU é a abreviação de Fudan University e é o trabalho realizado pelo professor Zhao Dongyuan após retornar à Universidade de Fudan. FDU é uma série de resinas fenólicas sintetizadas pelo método de soft-template. Os materiais de carbono mesoporoso ordenados podem ser sintetizados por carbonização a alta temperatura e consistem em poros esféricos. O mesmo é o uso de surfactante como agente de direção da estrutura, o uso de precursores de resina fenólica como matéria-prima, pelo método de auto-montagem por evaporação de solvente para obter a estrutura ordenada. (Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7053-7045)

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Figura 8 FDU-15 e FDU-16 após carbonização em alta temperatura

STARBON Series

Starbon é o nome do material de carbono mesoporoso. Porque o Starbon original foi sintetizado por pesquisadores da Universidade de York pelo método sol-gel de Starch e depois carbonizado. Portanto, seu nome é Starbon e registrou a marca “Starbon”. O volume de mesoporo de starbon de 2,0 cm3 / g, a área superficial específica de 500 m2 / g, pode ser usado como veículo catalisador, adsorção de gás ou agente de purificação de água. Agora, as matérias-primas de Starbon podem ser estendidas para pectina e ácido algínico.

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Figura 9 (esquerda) Etapa de síntese do Starbon, (SEM) imagem SEM do Starbon

Série ZSM

ZSM é uma abreviação de Zeolite Socony Mobil e ZSM-5 é um nome comercial, que é o quinto Zeolite encontrado pela Socony Mobil Corporation. Sintetizada em 1975, a Nature relatou sua estrutura em 1978. O ZSM-5 é um sistema ortorrômbico. É uma espécie de peneira molecular de zeólita com canais cruzados tridimensionais com alto teor de silício e anéis de cinco membros. É oleofílico e hidrofóbico, possui alta estabilidade térmica e hidrotérmica, e a maioria dos poros tem um diâmetro de cerca de 0,55 nm Hole Zeolite.

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Figura 10 TPSr ZSM-5 sintetizado

Série AlPO

AlPO é a abreviação de peneira molecular de aluminofosfato microporoso sem ácido, que é a “peneira molecular de segunda geração” desenvolvida pela UOP Company nos Estados Unidos desde os anos 80. Essas estruturas de peneiras moleculares são compostas por uma quantidade igual de AlO4- e PO4- tetraedro e são eletricamente neutras e apresentam propriedades catalisadoras de ácidos mais fracas. Com a introdução de heteroátomos, o equilíbrio de carga original da estrutura de zeólito AlPO pode ser quebrado, de modo que sua acidez, desempenho de adsorção e atividade catalítica foram significativamente melhorados. A estrutura do AlPO4-5 pertence ao sistema hexagonal, com um canal principal típico de 12 membros em anel com um tamanho de poro de 0,76 nm, que é comparável ao dos aromáticos.

Série SAPO

SAPO é a abreviação de Silicoaluminofosfato, SAPO-34 é a peneira molecular relatada pela primeira vez pela UCC em 1982 e 34 é o código. O esqueleto do SAPO-34 é composto por PO2 +, SiO2, AlO2- e possui canais cruzados tridimensionais, diâmetro de poro de oito anéis e locais ácidos moderados. Assim como a separação por adsorção e a separação por membrana mostraram excelente desempenho. A composição do SAPO-11 é de Si, P, Al e O quatro tipos, sua composição pode ser alterada em uma ampla gama, o teor de silício do produto varia de acordo com as condições de síntese. Zeólito mesoporoso SAPO-11, com estrutura unidimensional de dez anéis, em um furo oval. A estrutura da peneira molecular SAPO é carregada negativamente e, portanto, possui cátions trocáveis e possui acidez protônica. A peneira molecular SAPO pode ser usada como adsorvente, catalisador e transportador de catalisador.

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Figura 11 Imagem SEM do SAPO-11 com um tempo de cristalização de 48h


Existem vários outros materiais porosos que não são comumente usados:
MSU  (Michigan State University) é uma série de peneiras moleculares mesoporosas desenvolvidas por Pinnavaia et al. Da Universidade de Michigan. MSU-X (MSU-1, MSU-2 e MSU-3). MSU-V, MSU-G têm uma estrutura em camadas de vesículas multilamelares.

HMS

(Sílica mesoporosa hexagonal) é uma peneira molecular mesoporosa desenvolvida por Pinnavaia et al., Que também é uma estrutura hexagonal com baixo grau de ordem.

APMs

(mesoestruturas preparadas com ácido), uma pesquisa inicial de Stucky et al., foram preparadas sob condições ácidas e foram uma extensão da série de processos sintéticos MCM (meios alcalinos).
Não apenas o nome é muito único, a aplicação de materiais porosos também é muito extensa, são:

1. Membrana eficiente de separação de gases;

2. Membrana catalítica de processo químico;

Materiais 3.Substrate para sistemas eletrônicos de alta velocidade;

4. precursores de materiais de comunicação óptica;

5. materiais de isolamento térmico altamente eficientes;

6. Eletrodos porosos para células a combustível;

7. meios de separação e eletrodos para baterias;

8. combustíveis (incluindo gás natural e hidrogênio) Do meio de armazenamento;

9. Seleção de absorvente de limpeza ambiental;

10. Filtro reutilizável especial. Essas aplicações terão um impacto profundo nas aplicações industriais e na vida diária das pessoas.


Referências:1. J. Chem. Soc., 1992, 114 (27), pp 10834-10843.2. Science 23 Jan 1998: 279, 5350, 548-552.3. Materiais microporosos e mesoporosos 120 (2009) 447-453.4. Chem. Commun., 2001, 713-714.5. Touro. Chem. Soc. Jpn., 69, No. 5 (1996) 6. J. Chem. Soc. Chem. Comum. 1993, 8, 680,7. Chem. Commun., 2003, 2136-2137.8. J. Phys. Chem. B, 103, 37, 1999.9. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7053-7059.

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