En 1992, se obtuvieron materiales de silicona nanoporosa ordenada por primera vez, con una plantilla orgánica; desde entonces, un gran número de publicaciones relacionadas con diferentes aspectos de estas estructuras, métodos de síntesis, la investigación de sus propiedades, sus modificaciones, y diferentes aplicaciones han aparecido en la literatura1,2 ,3. El interés en SBA-15 nanoporosos sílice matriz4 es debido a su calidad único: un elevada área superficial amplia los poros con una distribución de tamaño de poro uniforme y buenas propiedades químicas y mecánicas. Materiales de sílice nanoporoso con poros cilíndricos, como SBA-155, se utilizan a menudo como una matriz porosa para catalizadores como eficientes catalizadores en las reacciones orgánicas6,7. El material puede sintetizarse con una amplia gama de métodos que pueden influir en sus características8,9,10. Por lo tanto, es crucial optimizar estos métodos para posibles aplicaciones en muchos campos: Dispositivos electroquímicos, nanotecnología, biología y medicina, sistemas de administración, la droga o en la adhesión y tribología. En el presente estudio, se presentan dos tipos diferentes de estructuras nanoporosos, matrices porosas es decir sílice y carbón. Para comparar sus propiedades, se sintetiza la matriz de SBA-15 utilizando el método de sol gel, y el material de carbono nanoporosa ordenada es preparado por la impregnación de la matriz resultante de sílice con un precursor de carbono.
Materiales de carbono poroso son importantes en muchas aplicaciones debido a su alta área superficial y sus propiedades fisicoquímicas únicas y bien definidas6,11,12. Típica preparación da lugar a materiales con porosidad distribuido al azar y una estructura desordenada; También hay una posibilidad limitada para el cambio de los parámetros generales del poro, y por lo tanto, las estructuras con las distribuciones de tamaño de poro relativamente amplio se obtienen13. Esta posibilidad se amplió para los materiales de carbono nanoporoso con una alta superficie y ordenó sistemas de interconectivos. Más predijeron geometría y un mayor control de los procesos fisicoquímicos dentro del espacio de poro son importantes en muchas aplicaciones: como catalizadores, sistemas de separación de los medios de comunicación, materiales electrónicos y nanoreactors en muchos campos científicos14 avanzados , 15.
Para obtener las réplicas de carbono porosos, los silicatos ordenados pueden actuar como una matriz sólida que precursores de carbono se introducen directamente. El método se puede dividir en varias etapas: la selección del material de sílice ordenado; la deposición de un precursor de carbono en una matriz de sílice; carbonización; entonces, la eliminación de la matriz de sílice. Diferentes tipos de materiales carbonosos pueden obtenerse por este método, pero no todos los materiales no porosos tienen una estructura ordenada. Un elemento importante del proceso es la selección de una matriz adecuada cuya interconectivos deben formar una estructura tridimensional estable16.
En este trabajo se investiga la influencia del tipo de las paredes del poro en las propiedades superficiales de matrices sintetizadas nanoporosos. Las propiedades superficiales del material de la OMC se reflejan en las propiedades superficiales de sílice analógico (SBA-15) de la OMC. Las propiedades texturales y estructurales de ambos tipos de materiales (OMC y SBA-15) son caracterizadas por mediciones de adsorción/desorción de baja temperatura N2 (a 77 K), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y energía dispersiva por rayos x () análisis EDX).
Medida de adsorción/desorción de gas de baja temperatura es una de las técnicas más importantes en la caracterización de materiales porosos. Gas nitrógeno se utiliza como un adsorbato debido a su alta pureza y a la posibilidad de crear una interacción fuerte con adsorbentes sólidos. Importantes ventajas de esta técnica están fácil de usar equipo comercial y procedimientos de procesamiento de datos relativamente fáciles. La determinación de isotermas de adsorción/desorción de nitrógeno se basa en la acumulación de las moléculas del adsorbato a la superficie del adsorbente sólido a 77 K en una amplia gama de presión (P/P0). Se aplica el procedimiento para el cálculo de la distribución de tamaño de poro de isotermas de adsorción o desorción experimentales Barrett, Joyner y Halenda (BJH). Los supuestos más importantes del método BJH incluyen una superficie plana y una distribución uniforme del adsorbato a la superficie investigada. Sin embargo, esta teoría se basa en la ecuación de Kelvin y es la forma más ampliamente utilizada para el cálculo de la distribución de tamaño de poro en el rango de los mesoporos.
Para evaluar el carácter electroquímico de las muestras, se aplica un método de valoración potenciométrica. La química superficial del material depende de la carga de superficie relacionado con la presencia de heteroátomos o grupos funcionales en la superficie. Las características superficiales también son investigadas por análisis de ángulo de contacto. La humedad dentro de los poros proporciona información sobre las interacciones adsorbato-adsorbente. Se estudia la influencia de la rugosidad de la pared en la temperatura de fusión del agua en dos muestras con la técnica de espectroscopia (DRS) de relajación dieléctrica. Las mediciones de la constante dieléctrica permiten la investigación de fenómenos de fusión como la polarizabilidad del líquido y las fases sólidas son diferentes unos de otros. Un cambio en la pendiente de la dependencia de la temperatura de la capacitancia muestra que la fusión ocurre en el sistema.