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 silicato de etila como fonte de silício, sintetizado por um método soft template baseado em micelas. MCM Os Mosqueteiros são MCM-41, MCM-48 e MCM-50. MCM-41 é uma estrutura mesoporosa hexagonal, o arranjo de mesoporos cilíndricos regulares feitos de estrutura de poros unidimensional. Diâmetro mesoporo ajustável entre 2-6,5 nm, grande área de superfície específica. Comparado com peneiras moleculares, não há sítios ácidos de Bronsted no MCM-41. Devido à sua parede fina e baixa taxa de troca das 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 artigos sobre a síntese de MCM-41 foram publicados nos JACs em 1992, e as citações agora têm cerca de 12.000 citações. (J. Am. Chem. Soe., 1992, 114 (27), pp 10834-10843.) MCM-48 tem uma estrutura celular interligada tridimensionalmente. O MCM-50 é uma estrutura lamelar e só pode ser referido como “mesoestrutura” em vez de “mesoporosa”, uma vez que a estrutura lamelar colapsa após a remoção da camada formadora de surfactante e, como não há poro, 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 Amido e depois carbonizado. Portanto, seu nome é Starbon, e registrou a marca “Starbon”. Starbon mesopore volume de 2,0 cm3 / g, a área de superfície específica de 500 m2 / g, pode ser usado como transportador de catalisador, adsorção de gás ou agente de purificação de água. Agora as matérias-primas da 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 abreviatura de peneira molecular de aluminofosfato microporosa sem ácido, que é a “peneira molecular de segunda geração” desenvolvida pela UOP Company dos Estados Unidos desde a década de 1980. Essas estruturas de peneira molecular são compostas por uma quantidade igual de tetraedros AlO4- e PO4- e são eletricamente neutras e apresentam propriedades catalisadoras de ácido mais fracas. Com a introdução de heteroátomos, o equilíbrio de carga original da estrutura da zeólita AlPO pode ser decomposto, de modo que sua acidez, desempenho de adsorção e atividade catalítica foram significativamente melhorados. A estrutura estrutural do AlPO4-5 pertence ao sistema hexagonal, com um canal principal em anel típico de 12 membros 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 especial reutilizável. 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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