Nel 1992, materiali nanoporosi ordinato in silice sono stati ottenuti per la prima volta, utilizzando un modello di organico; da allora, un gran numero di pubblicazioni relative a diversi aspetti di queste strutture, metodi sintetici, lo studio delle loro proprietà, loro modifiche, e diverse applicazioni sono apparsi in letteratura1,2 ,3. L'interesse di SBA-15 nanoporosi silice matrice4 è a causa della loro qualità unica: un'elevata area superficiale, vasta i pori con una distribuzione delle dimensioni dei pori uniforme e le buone proprietà meccaniche e chimiche. Materiali di silice nanoporosi con pori cilindrici, ad esempio SBA-155, sono spesso utilizzati come una matrice porosa per catalizzatori come sono catalizzatori efficienti in reazioni organiche6,7. Il materiale può essere sintetizzato con una vasta gamma di metodi che possono influire sulla loro caratteristiche8,9,10. Pertanto, è fondamentale ottimizzare questi metodi per potenziali applicazioni in molti campi: dispositivi elettrochimici, nanotecnologie, biologia e medicina, drug delivery systems, o in adesione e tribologia. Nello studio presente, due diversi tipi di strutture nanoporose sono presentati, vale a dire silice e carbonio matrici porose. Per confrontare le loro proprietà, la matrice di SBA-15 è sintetizzata utilizzando il metodo sol-gel, e il materiale di carbonio nanoporosi ordinata viene preparato dall'impregnazione della matrice risultante di silice con un precursore di carbonio.
Materiali di carbonio poroso sono importanti in molti apparecchi a causa della loro elevata area superficiale e loro proprietà fisico-chimiche uniche e ben definito6,11,12. Preparazione tipica si traduce in materiali con porosità distribuiti in modo casuale e una struttura disordinata; C'è anche una possibilità limitata per il cambiamento dei parametri generali dei pori, e così, si ottengono13strutture con distribuzioni di dimensione del poro relativamente ampia. Questa possibilità è ampliata per materiali di carbonio nanoporosi con una superficie alta e ordinata sistemi di nanopori. Più predetto geometria e un maggiore controllo dei processi fisico-chimici all'interno dello spazio dei pori sono importanti in molte applicazioni: come catalizzatori, sistemi di separazione media, avanzati materiali elettronici e nanoreattori in molti campi scientifici14 , 15.
Per ottenere le repliche di carbonio poroso, i silicati ordinati possono agire come una matrice solida a cui i precursori di carbonio sono introdotti direttamente. Il metodo può essere suddiviso in diverse fasi: la selezione del materiale ordinato silice; la deposizione di un precursore di carbonio in una matrice di silice; carbonizzazione; quindi, la rimozione della matrice di silice. Molti tipi differenti di materiali carboniosi possono essere ottenuti da questo metodo, ma non tutti i materiali non porosi hanno una struttura ordinata. Un elemento importante del processo è la selezione di una matrice adatta cui nanopori devono formare una struttura tridimensionale stabile16.
In questo lavoro, l'influenza del tipo di poro pareti le proprietà di superficie delle matrici nanoporosi sintetizzato è studiata. Le proprietà della superficie del materiale OMC vengono riflesse dalle proprietà superficiali di silice analogica (SBA-15) dell'OMC. Proprietà tessiturale e strutturali di entrambi i tipi di materiali (OMC e SBA-15) sono caratterizzate da misure di adsorbimento/desorbimento di basso-temperatura N2 (a 77 K), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) ed energia dispersiva (analisi di raggi x EDX).
Misura di adsorbimento/desorbimento di bassa temperatura gas è una delle tecniche più importanti durante la caratterizzazione dei materiali porosi. Azoto gassoso è usato come un adsorbato a causa della sua elevata purezza e la possibilità di creare una forte interazione con adsorbenti solidi. Importanti vantaggi di questa tecnica sono l'attrezzatura commerciale facile da usare e relativamente facili procedure di elaborazione dei dati. La determinazione delle isoterme di adsorbimento/desorbimento di azoto si basa sull'accumulo di molecole di adsorbato sulla superficie del solido adsorbente a 77 K in una vasta gamma di pressione (P/P0). La procedura di Barrett, Joyner e Halenda (BJH) per calcolare la distribuzione delle dimensioni dei pori da isoterme di adsorbimento o desorbimento sperimentale viene applicata. Le ipotesi più importanti del metodo BJH comprendono una superficie planare e una distribuzione uniforme di adsorbato sulla superficie oggetto dell'inchiesta. Tuttavia, questa teoria è basata sull'equazione di Kelvin e rimane il modo più usato per calcolare la distribuzione delle dimensioni dei pori nella gamma mesoporosi.
Per valutare il carattere elettrochimico dei campioni, viene applicato un metodo di titolazione potenziometrica. La chimica di superficie del materiale dipende dalla carica superficiale legata alla presenza di eteroatomi o gruppi funzionali sulla superficie. Le proprietà della superficie sono anche studiate dall'analisi di angolo di contatto. La bagnabilità all'interno dei pori fornisce informazioni circa le interazioni di adsorbato-adsorbente. L'influenza della rugosità parete sulla temperatura di fusione dell'acqua confinata in entrambi gli esempi è studiata con la tecnica di spettroscopia (DRS) rilassamento dielettrico. La misura della costante dielettrica permette l'indagine sui fenomeni di fusione come la polarizzabilità del liquido e fasi solide sono diversi gli uni dagli altri. Un cambiamento nella pendenza della dipendenza dalla temperatura della capacità Mostra che di fusione si verifica nel sistema.