Name: surface properties of synthesized nanoporous carbon and silica matrices
Uploaded: 2019-03-27T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke National Center of Science for å gi økonomisk støtte med stipend ingen. DEC-2013/09/B/ST4/03711 og UMO-2016/22/ST4/00092. Forfatterne er også takknemlig for delvis støtte fra Polen operative programmet Menneskelig kapital PO KL 4.1.1, samt fra nasjonale senter for forskning og utvikling, under forskning gir ingen. PBS1/A9/13/2012. Forfatterne er spesielt takknemlig for Prof L. Hołysz fra Interfacial fenomener divisjon, Fakultet for kjemi, Maria Curie-Sklodowska University, Lublin, Polen, for meg og aktivere målinger av wettability i den SBA-15 nanopores.

1. forberedelse av OMC
<ol><li>
Syntese av en silica matrise som OMC forløper
	<ol>
<li>Forberede 360 mL 1,6 M HCl ved å legge til 50 mL HCl (36% - 38%) i en 500 mL runde bunn kolbe og, deretter, legge 310 mL ultrapure vann (resistivitet av 18.2 MΩ·cm).</li>
		<li>Det, legge 10 g av PE 10500 polymer (6.500 g/mol).</li>
		<li>Plass kolbe i ultralydbad. Varme løsningen til 35 ° C og rør det til den solid polymer er fullstendig oppløst, gjør en homogen blanding.</li>
		<li>Legge til 10 g 1,3,5-tr...

<ol>
	<li>Tao, Y., Kanoh, H., Abrams, L., Kaneko, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesopore-Modified+Zeolites:+Preparation,+Characterization,+and+Applications.">Mesopore-Modified Zeolites: Preparation, Characterization, and Applications.</a> Chemical Reviews. , 896-910 (2006).</li><li>Wan, Y., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Controllable+Soft-Templating+Approach+to+Mesoporous+Silicates.">On the Controllable Soft-Templating Approach to Mesoporous Silicates.</a> Chemical Reviews. 107, 2821-2860 (2007).</li><li>Khder, A. E. S., Hassan, H. M. A., El-Shall, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acid+catalyzed+organic+transformations+by+heteropolytungstophosphoric+acid+supported+on+MCM-41.">Acid catalyzed organic transformations by heteropolytungstophosphoric acid supported on MCM-41.</a> Applied Catalysis A. 411, 77-86 (2012).</li><li>Zhao, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triblock+Copolymer+Syntheses+of+Mesoporous+Silica+with+Periodic+50+to+300+Angstrom+Pores.">Triblock Copolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300 Angstrom Pores.</a> Science. 279, 548-552 (1998).</li><li>Linssen, T., Cassiers, K., Cool, P., Vansant, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+templated+silicates:+an+overview+of+their+synthesis,+catalytic+activation+and+evaluation+of+the+stability.">Mesoporous templated silicates: an overview of their synthesis, catalytic activation and evaluation of the stability.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 103, 121-147 (2003).</li><li>Eftekhari, A., Fan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ordered+mesoporous+carbon+and+its+applications+for+electrochemical+energy+storage+and+conversion.">Ordered mesoporous carbon and its applications for electrochemical energy storage and conversion.</a> Materials Chemistry Frontiers. 1, 1001-1027 (2017).</li><li>Sing, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+porous+materials:+past,+present+and+future.">Characterization of porous materials: past, present and future.</a> Colloids and Surfaces A. 241, 3-7 (2004).</li><li>Huo, Q., Margolese, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generalized+synthesis+of+periodic+surfactant/inorganic+composite+materials.">Generalized synthesis of periodic surfactant/inorganic composite materials.</a> Nature. 368, 317-321 (1994).</li><li>Selvaraj, M., Kawi, S., Park, D. W., Ha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+GaSBA-15:+Effect+of+synthesis+parameters+and+hydrothermal+stability.">Synthesis and characterization of GaSBA-15: Effect of synthesis parameters and hydrothermal stability.</a> Microporous and Mesoporous Materials. , 586-595 (2009).</li><li>Leonard, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+a+better+control+of+internal+structure+and+external+morphology+of+mesoporous+silicas+synthesized+using+a+nonionic+surfactant.">Toward a better control of internal structure and external morphology of mesoporous silicas synthesized using a nonionic surfactant.</a> Langmuir. 19, 5484-5490 (2003).</li><li>Liang, C., Li, Z., Dai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+Carbon+Materials:+Synthesis+and+Modification.">Mesoporous Carbon Materials: Synthesis and Modification.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47, 3696-3717 (2008).</li><li>Babi&#263;, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+mesoporous+carbon+materials+synthesized+by+a+templating+procedure.">New mesoporous carbon materials synthesized by a templating procedure.</a> Ceramics International. 39 (4), 4035-4043 (2013).</li><li>Allen, S. J., Whitten, L., Mckay, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Production+and+Characterization+of+Activated+Carbons:+A+Review.">The Production and Characterization of Activated Carbons: A Review.</a> Developments in Chemical Engineering and Mineral Processing. 6, 231-261 (1998).</li><li>Kwak, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+Method+of+Co3O4+Nanoparticles+Using+Ordered+Mesoporous+Carbons+as+a+Template+and+Their+Application+for+Fischer-Tropsch+Synthesis.">Preparation Method of Co3O4 Nanoparticles Using Ordered Mesoporous Carbons as a Template and Their Application for Fischer-Tropsch Synthesis.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117 (4), 1773-1779 (2013).</li><li>Koo, H. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+the+ordered+meso-macroporous+structure+of+Co/SiO2+on+the+enhanced+activity+of+hydrogenation+of+CO+to+hydrocarbons.">Effect of the ordered meso-macroporous structure of Co/SiO2 on the enhanced activity of hydrogenation of CO to hydrocarbons.</a> Catalysis Science and Technology. 6, 4221-4231 (2016).</li><li>Jun, S., Joo, S. H., Ryoo, R., Kruk, M., Jaroniec, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+New,+Nanoporous+Carbon+with+Hexagonally+Ordered+Mesostructure.">Synthesis of New, Nanoporous Carbon with Hexagonally Ordered Mesostructure.</a> Journal of the American Chemical Society. 122 (43), 10712-10713 (2000).</li><li>Washburn, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamics+of+capillary+flow.">The dynamics of capillary flow.</a> Physical Review Series2. 17, 273 (1921).</li><li>&#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M., Sterczy&#324;ska, A., Long, Y., Gubbins, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Microroughness+on+the+Wetting+Properties+of+Nano-Porous+Silica+Matrices.">Influence of Microroughness on the Wetting Properties of Nano-Porous Silica Matrices.</a> Molecular Physics. 112, 2365-2371 (2014).</li><li>&#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Melting/freezing+behavior+of+a+fluid+confined+in+porous+glasses+and+MCM-41:+dielectric+spectroscopy+and+molecular+simulation.">Melting/freezing behavior of a fluid confined in porous glasses and MCM-41: dielectric spectroscopy and molecular simulation.</a> Journal of Chemical Physics. 114, 950-962 (2001).</li><li>Coasne, B., Czwartos, J., &#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M., Gubbins, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freezing+of+mixtures+confined+in+silica+nanopores:+experiment+and+molecular+simulation.">Freezing of mixtures confined in silica nanopores: experiment and molecular simulation.</a> Journal of Chemical Physics. 133, 084701-084709 (2010).</li><li>Che&#322;kowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dielectric Physics. , (1990).</li><li>Radhakrishnan, R., Gubbins, K. E., &#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+phase+diagrams+for+freezing+in+porous+media.">Global phase diagrams for freezing in porous media.</a> Journal of Chemical Physics. 116, 1147-1155 (2002).</li><li>Gubbins, K. E., Long, Y., &#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamics+of+confined+nano-phases.">Thermodynamics of confined nano-phases.</a> Journal of Chemical Thermodynamics. 74, 169-183 (2014).</li><li>Radhakrishnan, R., Gubbins, K. E., &#346;liwi&#324;ska-Bartkowiak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+the+fluid-wall+interaction+on+freezing+of+confined+fluids:+Toward+the+development+of+a+global+phase+diagram.">Effect of the fluid-wall interaction on freezing of confined fluids: Toward the development of a global phase diagram.</a> Journal of Chemical Physics. 112, 11048 (2000).</li><li>Cassie, A. B. D., Baxter, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wettability+of+porous+surfaces.">Wettability of porous surfaces.</a> Transactions of the Faraday Society. 40, 546 (1944).</li><li>Sing, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+methods+for+the+characterization+of+porous+materials.">Adsorption methods for the characterization of porous materials.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 76, 3-11 (1998).</li><li>Sing, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+nitrogen+adsorption+for+the+characterisation+of+porous+materials.">The use of nitrogen adsorption for the characterisation of porous materials.</a> Colloids and Surfaces A. 187, 3-9 (2001).</li><li>Yu, C., Fan, J., Tian, B., Zhao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+Development+of+Mesoporous+Materials:+a+Colloidal+Phase+Separation+Mechanism.">Morphology Development of Mesoporous Materials: a Colloidal Phase Separation Mechanism.</a> Chemistry of Materials. 16 (5), 889-898 (2004).</li><li>Liu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Electrochemical+Hydrogen+Insertion+in+N-Doped+Highly+Ordered+Mesoporous+Carbon.">Enhancement of Electrochemical Hydrogen Insertion in N-Doped Highly Ordered Mesoporous Carbon.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118 (5), 2370-2374 (2014).</li><li>Choi, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platinum+Nanoclusters+Studded+in+the+Microporous+Nanowalls+of+Ordered+Mesoporous+Carbon.">Platinum Nanoclusters Studded in the Microporous Nanowalls of Ordered Mesoporous Carbon.</a> Advanced Materials. 17, 446-451 (2005).</li><li>Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Application. , (1999).</li><li>Gregg, S. J., Sing, K. S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adsorption, Surface Area and Porosity. , (1982).</li><li>Llewellyn, P. L., Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. S. W., Unger, K. K., Kreysa, G., Baselt, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+appraisal+of+the+use+of+nitrogen+adsorption+for+the+characterization+of+porous+carbons.">Critical appraisal of the use of nitrogen adsorption for the characterization of porous carbons.</a> Characterization of Porous Solids V. , 421-427 (2000).</li><li>Sing, K. S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+gas+adsorption+for+the+characterization+of+porous+solids.">The use of gas adsorption for the characterization of porous solids.</a> Colloids and Surfaces. 38, 113-124 (1989).</li><li>Rouquerol, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recommendations+for+the+characterization+of+porous+solids.">Recommendations for the characterization of porous solids.</a> Pure &amp; Applied Chemistry. 66, 1739-1758 (1994).</li><li>Marega, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+direct+SAXS+approach+for+the+determination+of+specific+surface+area+of+clay+in+polymer-layered+silicate+nanocomposites.">A direct SAXS approach for the determination of specific surface area of clay in polymer-layered silicate nanocomposites.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 116, 7596-7602 (2012).</li><li>Tsao, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neutron+Scattering+Methodology+for+Absolute+Measurement+of+Room-Temperature+Hydrogen+Storage+Capacity+and+Evidence+for+Spillover+Effect+in+a+Pt-Doped+Activated+Carbon.">Neutron Scattering Methodology for Absolute Measurement of Room-Temperature Hydrogen Storage Capacity and Evidence for Spillover Effect in a Pt-Doped Activated Carbon.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 1569-1573 (2010).</li><li>Mattson, J. S., Mark, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Activated Carbon: Surface Chemistry and Adsorption from Solution. , (1971).</li><li>L&#225;szl&#243;, K., Szucs, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+characterization+of+polyethyleneterephthalate+(PET)+based+activated+carbon+and+the+effect+of+pH+on+its+adsorption+capacity+from+aqueous+phenol+and+2,3,4-trichlorophenol+solutions.">Surface characterization of polyethyleneterephthalate (PET) based activated carbon and the effect of pH on its adsorption capacity from aqueous phenol and 2,3,4-trichlorophenol solutions.</a> Carbon. 39, 1945-1953 (2001).</li><li>Garten, V. A., Weiss, D. E., Willis, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+interpretation+of+the+acidic+and+basic+structures+in+carbons.">A new interpretation of the acidic and basic structures in carbons.</a> Australian Journal of Chemistry. 10, 309-328 (1957).</li><li>Boehm, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+oxides+on+carbon+and+their+analysis:+A+critical+assessment.">Surface oxides on carbon and their analysis: A critical assessment.</a> Carbon. 40, 145-149 (2002).</li><li>Menendez, J. A., Phillips, J., Xia, B., Radovic, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+modification+and+characterization+of+chemical+surface+properties+of+activated+carbon:+In+the+search+of+carbons+with+stable+basic+properties.">On the modification and characterization of chemical surface properties of activated carbon: In the search of carbons with stable basic properties.</a> Langmuir. 12, 4404-4410 (1996).</li></ol>

Kritisk trinnene under utarbeidelsen av bestilte mesoporous karbon materialet inkluderer utarbeidelse av bestilte mesoporous silica materialer som malen med veldefinerte strukturelle egenskaper som påvirker egenskapene til de endelige materialene og tempering/karbonisering trinn under en nitrogen atmosfære. Endring av den typiske metoden for mesoporous bestilt silikaen med sylindriske porene28 bekymringer anvendelsen av en utypiske struktur-regi agent som er PE10500 polymer, for bedring av struk...

I 1992, ble bestilte nanoporous silica materialer innhentet for første gang, bruker en organisk mal; siden da en rekke publikasjoner knyttet til ulike sider ved disse strukturene, syntetiske metoder, etterforskning av egenskaper, deres endringer, og ulike programmer har dukket opp i litteratur1,2 ,3. Interessen for SBA-15 nanoporous silica matrix4 er på grunn av sin enestående kvalitet: en høy areal, bredt porene med en ensartet porestørrelse distribusjon og gode kjemiske og mekaniske egenskaper. Nanoporous silisium materialer med sylindriske porene, for eksempel SBA-155, brukes ofte som en porøs matrise for katalysatorer som de er effektiv katalysatorer i organisk reaksjoner6,7. Materialet kan syntetiseres med en rekke metoder som kan påvirke deres egenskaper8,9,10. Derfor er det viktig å optimalisere disse metodene for potensielle applikasjoner i mange felt: elektrokjemiske enheter, nanoteknologi, biologi og medisin, narkotika leveringssystemer, eller heft og tribology. I denne studien, to forskjellige typer nanoporous strukturer presenteres, nemlig silica og karbon porøse matriser. For å sammenligne egenskapene, SBA-15 matrix er syntetisert med metoden sol-gel, og bestilte nanoporous karbon materialet er utarbeidet av impregnering av resulterende silica matrisen med en karbon forløper.
Porøse karbon materialer er viktig i mange apparater på grunn av deres høye areal og deres unike og godt definert mekanisk-egenskaper6,11,12. Typisk forberedelse resulterer i materialer med tilfeldig fordelte porøsitet og en uordnede struktur; Det er også en begrenset mulighet for endring av generell pore parameterne, og dermed strukturer med relativt bred pore størrelse distribusjoner hentes13. Denne muligheten er utvidet for nanoporous karbon materialer med høy flater og bestilte systemer for nanopores. Mer spådd geometri og mer kontroll over mekanisk-prosessene i pore plassen er viktig i mange programmer: som katalysatorer, media separasjonssystemer, avansert elektronisk materialer og nanoreactors i mange vitenskapelige felt14 , 15.
For å få porøse karbon kopier, kan bestilt silikaen fungere som en solid matrise som introduseres direkte karbon prekursorer. Metoden kan deles inn i flere faser: valg av bestilte silica materiale; deponering av karbon prekursor i en silica matrise; karbonisering; deretter fjerning av silika matrix. Mange forskjellige typer oppdagere materialer kan fås ved denne metoden, men ikke alle nonporous materialer har en organisert struktur. Et viktig element i prosessen er valget av en egnet matrise som nanopores må danne en stabil, tredimensjonal struktur16.
I dette arbeidet, er påvirkning av typen pore vegger i syntetisk nanoporous matriser overflate egenskaper undersøkt. Overflateegenskaper OMC materiale reflekteres av egenskapene overflaten av silisium analog (SBA-15) av OMC. Tekstur og strukturelle egenskapene til begge typer materialer (OMC og SBA-15) er preget av lav temperatur N2 adsorpsjon/desorpsjon målinger (på 77 K), overføring elektronmikroskop (TEM) og energi dispersiv X-ray analyse ( EDX).
Lav temperatur gass adsorpsjon/desorpsjon måling er en av de viktigste teknikkene under karakterisering av porøse materialer. Nitrogen gass brukes som en adsorbate på grunn av dens høy renhetsgrad og muligheten til å lage en sterk interaksjon med solid adsorbents. Viktigste fordelene med denne teknikken er brukervennlig kommersielle utstyr og relativt lett databehandling prosedyrer. Fastsettelse av nitrogen adsorpsjon/desorpsjon isotherms er basert på akkumulering av adsorbate molekyler på overflaten av solid adsorbent på 77 K i en rekke Press (P/P0). Barrett, Joyner og Halenda (likevel) fremgangsmåten for å beregne den porestørrelse distribusjonen fra experimental adsorpsjon eller desorpsjon isotherms brukes. De viktigste forutsetningene for metoden likevel inkluderer en plan overflate og en jevn distribusjon av adsorbate på undersøkte overflaten. Men denne teorien er basert på Kelvin ligningen og det er fortsatt den mest brukte måten for beregning av porestørrelse distribusjon i området mesoporous.
For å evaluere den elektrokjemiske karakteren av prøvene, brukes en potentiometric titrering metode. Overflatekjemi av materialet er avhenger av overflaten kostnader knyttet til heteroatoms eller funksjonelle grupper på overflaten. Egenskapene overflaten er også undersøkt av kontakt analyse. Wettability inne i porene gir informasjon om adsorbate-adsorbent interaksjoner. Påvirkning av veggen grovheten på smeltende temperaturen på vannet i begge prøver er studert med dielektrisk avslapning spektroskopi (DRS) teknikk. Målinger av dielektrikum konstant tillate etterforskningen av smelting fenomener som polarizability av væsken og solid faser er forskjellige fra hverandre. En endring i skråningen av temperatur avhengigheten av kapasitans viser at smelter oppstår i systemet.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,3,5-trimethylbenzene</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Poland</td>
			<td>M7200 Sigma-Aldrich</td>
			<td>Mesitylene, also known as 1,3,5-trimethylbenzene, reagent grade, assay: 98%.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anhydrous ethanol</td>
			<td>POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A.</td>
			<td>396480111</td>
			<td>Assay, min. 99.8 %, analysis-pur (a.p.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASAP 2020. Accelerated Surface Area and Porosimetry System</td>
			<td>Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA, USA</td>
			<td></td>
			<td>Samples were outgassed before analysis at 120 oC for 24 hours in degas port of analyzer. The dead space volume was measured for calibration on experimental measurement using helium as a adsorbate.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic burette Dosimat 665</td>
			<td>Metrohm, Switzerland</td>
			<td></td>
			<td>The surface charge properties were experimentally determined by potentiometric titration of the suspension at constant temperature 20&#176;C maintained by the thermostatic device. Prior to potentiometric titration measurements, the solid samples were dried by 24 hours at 120 oC. The initial pH was established by addition of 0.3 cm3 of 0.2 mol/L HCl. T The 0.1 mol/L NaOH solution was used as a titrant, added gradually by using automatic burette.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital pH-meter pHm-240</td>
			<td>Radiometer, Copenhagen</td>
			<td></td>
			<td>Device coupled with automatic burette</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethyl alcohol</td>
			<td>POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A.</td>
			<td>396420420</td>
			<td>Assay, min. 96 %.analysis-pur (a.p.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glucose</td>
			<td>POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A.</td>
			<td>459560448</td>
			<td>assay 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A.</td>
			<td>575283115</td>
			<td>Hydrochloric acid, 35 - 38% analysis-pur (a.p.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HOPG graphite substrate</td>
			<td>Spi Supplies</td>
			<td>LOT#1170906</td>
			<td>HOPG SPI-2 Grade, 20x20x1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impedance analyzer Solartron 1260</td>
			<td>Solartron</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic PE 6400 polymer</td>
			<td>BASF (Polska)</td>
			<td></td>
			<td>(EO13PO70EO13)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic PE10500</td>
			<td>BASF Canada Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Molar mass 6500 g/mol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Poland</td>
			<td>P5958 Sigma-Aldrich</td>
			<td>BioXtra, &#8805;85% KOH basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM microscope</td>
			<td>JEOL JSM-7001F</td>
			<td></td>
			<td>Scanning Electron Microscope with EDS detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sigma Force Tensiometer 701</td>
			<td>KSV, Sigma701, Biolin Scientific</td>
			<td></td>
			<td>force tensiometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid (VI)</td>
			<td>POCH, Avantor Performance Materials Poland S.A.</td>
			<td>575000115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>surface glass type KS 324 Kavalier</td>
			<td>Megan Poland</td>
			<td></td>
			<td>80 % of SiO2 , 11% of Na2O and 9% of CaO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecnai G2 T20 X-TWIN</td>
			<td>FEI, USA</td>
			<td></td>
			<td>Transmission Electron Microscope with EDX detector.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM microscope</td>
			<td>JEOL JEM-1400</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>temperature controller ITC503</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraethylorthosilicate</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Poland</td>
			<td>131903</td>
			<td>Tetraethyl silicate, TEOS, reagent grade, assay 98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrapure water</td>
			<td>Millipore, Merck KGaA, Darmstadt, Germany</td>
			<td>SIMSV0001</td>
			<td>Simplicity Water Purification SystemUltrapure Water: 18.2 MegOhm&#183;cm, TOC: &#60;5 ppb</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surface properties of synthesized nanoporous carbon and silica matrices

I dette arbeidet vi rapportere syntese og karakterisering av bestilt nanoporous karbon materiale (også kalt bestilte mesoporous karbon materiale [OMC]) med 4,6 nm porestørrelse og bestilte silica porøse matrise, SBA-15, med en 5,3 nm porestørrelse. Dette verket beskriver egenskapene overflate nanoporous molekylær sikter, deres wettability, og smelter virkemåten til D2O begrenset i annerledes bestilte porøse materialer med lignende pore størrelser. For dette formålet syntetisert OMC og SBA-15 med svært bestilte nanoporous strukturer er via impregnering av silika matrisen ved å bruke en karbon forløper og sol-gel metoden, henholdsvis. Den porøse strukturen undersøkte systemer er preget av en N2 adsorpsjon-desorpsjon analyse på 77 K. For å bestemme elektrokjemiske karakter av overflaten av syntetisk materiale, utføres potentiometric titrering mål; innhentet resultatene for OMC viser en betydelig pHpzc Skift mot de høyere verdiene av pH, i forhold til SBA-15. Dette tyder på at undersøkte OMC har overflate egenskaper for oksygen-baserte funksjonelle grupper. For å beskrive egenskapene overflate materiale, bestemmes også kontakt vinkler av væsker gjennomtrengende studerte porøse senger. Metoden kapillær stige har bekreftet den økt wettability av silika veggene i forhold til karbon veggene og innflytelse pore grovheten på væske/vegg interaksjon, som er mye mer uttalt for silica enn for karbon mesopores. Vi har også studert smeltende virkemåten til D2O begrenset OMC og SBA-15 ved å bruke metoden dielektrisk. Resultatene viser at depresjonen i Smeltetemperaturen for D2O i porene i OMC er ca 15 K økte i forhold til depresjonen i Smeltetemperaturen i SBA-15 porene sammenlignbare 5 nm størrelse. Dette skyldes påvirkning av adsorbate/adsorbent interaksjoner av de studerte matriser.

Betegner den porøse strukturen undersøkte prøvene OMC og SBA-15, N2 adsorpsjon-desorpsjon ble isotherms registrert på 77 K. De eksperimentelle N2 gass adsorpsjon-desorpsjon isotherms karakteriserer undersøkte systemene, samt pore størrelse distribusjoner (PSD) fra adsorpsjon og desorpsjon dataene, presenteres i figur 1A-D. Plasseringen av Bøyning poeng på såkalt isotherms (figur 1A<...

Watch this Scientific Journal Video about Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices at JoVE.com

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

Her rapporterer vi syntese og karakterisering av bestilte nanoporous karbon (med 4,6 nm porestørrelse) og SBA-15 (med en 5,3 nm porestørrelse). Arbeidet beskriver overflaten og tekstur egenskapene til nanoporous molekylær sikter, deres wettability og smeltende virkemåten til D2O i materialet.

Overflateegenskaper av syntetisk Nanoporous karbon og Silica matriser

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Denne protokollen er betydelig fordi porøs overflatekarakteristikk knyttet til innesperringseffekten av væsker i porøse matriser er et sentralt problem innen energi, medisin og miljøapplikasjon. En syntese og karakterisering av de nye materialene, karbon og silika nanoporer, og bestemmelse av fuktingsparametrene gir ny informasjon om egenskapene til innesperringsnanofasene. I nanoteknologi, biologi og medisin er det avgjørende å optimalisere syntesemetodene for nye materialer for å oppnå et produkt med ønskede egenskaper.Viktig syntese og deres karakteriseringsmetoder bør være tydelige og tilstede for å oppnå produkt med ønskede strukturelle og overflateegenskaper. Den visuelle demonstrasjonen av denne prosedyren er viktig da den gir en detaljert forklaring på de anvendte prosedyrene og sikrer en repeterbar ytelse. Demonstrere prosedyren vil være Dr.Malgorzata Zienkiewicz-Strzalka, en postdoc fra Fakultet for kjemi ved Maria Curie-Sklodowska University, og Dr.Angelina Sterczynska, en postdoc fra laboratoriet mitt.Til å begynne med, forberede 360 milliliter av 1,6-molar saltsyre i en 500-milliliter rund bunn kolbe. Til kolben, tilsett 10 gram polyetylen 10500 polymer. Legg deretter kolben i et ultralydbad og varme opp løsningen til 35 grader Celsius.Rør den til den faste polymeren er fullstendig oppløst, noe som gjør en homogen blanding. Deretter legger du til 10 gram 1, 3, 5-trimetylbenzen til kolben og rør innholdet samtidig som det opprettholdes ved 35 grader Celsius i vannbadet. Etter omrøring i 30 minutter, tilsett 34 gram tetraetylortosikat til kolben.Over 10 minutter, tilsett tetraetyl ortosilicate sakte og dråpe med konstant omrøring. Rør deretter blandingen i ytterligere 20 timer ved 35 grader Celsius. Etter 20 timer overføres innholdet i kolben til en PTFE-kassett.Plasser sylinderampullen i en autoklav, og stek løsningen i 24 timer ved 90 grader Celsius. Neste dag bruker du en Buchner-trakt til å filtrere det resulterende utfellingsresultatet. Vask den deretter med destillert vann ved hjelp av minst en liter vann.Tørk det oppnådde faste ved romtemperatur, og bruk en muffle ovn i en luftatmosfære for å påføre en termisk behandling på prøven ved 500 grader Celsius i seks timer. Start med å forberede to impregneringsløsninger med passende mengder vann, tre-molar svovelsyre og glukose, hvor glukose spiller rollen som karbonforløper, og svovelsyre fungerer som katalysator. For å forberede impregneringsløsning en, bland fem gram vann, 0,14 gram tre-molar svovelsyre og 1,25 gram glukose for hvert gram silika.Deretter forberede impregnering løsning to. For denne løsningen, bland fem gram vann, 0,8 gram tre-molar svovelsyre og 0, 75 gram glukose for hvert gram silika. Plasser ett gram silikamaterialet, ett gram impregneringsløsning en, og katalysatoren i en 500-milliliter kolbe.Varm blandingen i en vakuumtørker ved 100 grader Celsius i seks timer. Deretter legger du ett gram impregneringsløsning to til blandingen i vakuumtørkeren, og varm blandingen igjen i vakuumtørkeren ved 160 grader Celsius i 12 timer. Overfør den oppnådde kompositten til en mørtel, og slip partiklene for å skape en homogen blanding.Plasser det oppnådde produktet i strømningsovnen under nitrogen, og varm det opp til 700 grader Celsius med en varmehastighet på 2,5 grader Celsius per minutt. Hold materialet ved denne temperaturen i seks timer under en nitrogenatmosfære. Etter seks timer, slå av ovnen, og la løsningen avkjøles før du åpner ovnen.Først forberede 100 milliliter etseløsning. Bland 50 milliliter 95% etylalkohol og 50 milliliter vann. Til dette, tilsett syv gram kaliumhydroksid, og rør til den er oppløst.Plasser alt det oppnådde karboniserte materialet i en 250 ml rund bunnkolbe, og tilsett 100 ml etsingsløsning. Forsyn systemet med en reflukskondensator og en magnetisk rører. Varm blandingen til koking under omrøring hele tiden, og la den koke i en time.Overfør det oppnådde materialet til Buchner-trakten. Vask den med minst fire liter destillert vann, og tørk det deretter. Karakteriser om ønskelig materialet ved hjelp av lavtemperatur nitrogenabsorpsjonsdesorteringsmålinger, TEM-bildebehandling, energidispergeriv røntgenspektroskopi, poteniometriske titreringsmålinger og/eller dielektrisk avslapningsspektroskopi som beskrevet i den medfølgende tekstprotokollen.Nitrogen sorption og TEM metoder har vist høyt bestilte mesoporous strukturer av syntetiserte materialer. EDS og potentiometriske titreringsmetoder har vist at OMC er preget av å redusere syreområdene og reduksjon av oksygeninnhold. For å bestemme kontaktvinkelen inne i porene i de undersøkte prøvene, start med å bruke den modifiserte Washburns ligning, vist her og beskrevet i tekstprotokollen, for å estimere verdiene til de fremadstormende kontaktvinklene inne i de studerte porene.Deretter forberede kraften tensiometer. For pulver, lag et lite rør med en diameter på tre millimeter. For en væske, forberede et fartøy med en diameter på 22 millimeter og et maksimalt volum på 10 milliliter.Neste start dataprogrammet som er koblet til tensiometeret. Sett deretter et fartøy med væske på et motordrevet stadium, og suspender glassrøret med prøven på en elektrisk balanse. Start motoren og nærmer prøven med en konstant hastighet på 10 millimeter per minutt.Sett nedsenkingsdybden på prøverøret i væsken slik at den er lik en millimeter. Stopp eksperimentet når m kvadrert er lik f av t begynner å vise det karakteristiske platået. Fuktbarheten inne i porene er sterkt avhengig av grovheten av porene, den slags vegg og porøsitet.Fuktbarheten av væsker i porene er betydelig forskjellig fra den på ideell, flat overflate. Her er prøveresultater av målinger av kontaktvinkler inne i nanoporene til bestilt mesoporøst karbonmateriale. Også vist er den refererte fuktbarheten av glatt, svært orientert pyrolytisk grafitt.De målte kontaktvinklene vises som en funksjon av den mikroskopiske fuktingsparameteren. Jo lavere kontaktvinkel, desto høyere er fuktbarheten, noe som betyr at samspillet mellom det gjennomtrengende væskemolekylet med den studerte overflaten er sterkere. De målte kontaktvinklene har indikert bedre fuktbarhet av silikaveggene enn OMC-veggene og antyder at en påvirkning av poreboffhet på væskevegginteraksjonene er mer uttalt for silika enn for karbonnanoporer.I tillegg til det som ble vist her, kan adsorbent-adsorbat interaksjon, ved hjelp av en dielektrisk på Fourier-transform infrarød spektroskopi eller strukturell analyse av røntgen, gi ytterligere innsikt i den molekylære dynamikken i materialer. Teknikkene som brukes til karakterisering av overflateegenskaper av nanomaterialer kan også brukes på interaksjonene mellom materialets overflate og biologiske aktive stoffer. Vær forsiktig når du impregnerer silikamatrisen, da dette trinnet er farlig på grunn av giftig svovelsyre.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Exploring the Radical Nature of a Carbon Surface by Electron Paramagnetic Resonance and a Calibrated Gas Flow

Exploring the Radical Nature av en Carbon Surface av Electron Para Resonance og en kalibrert Gas Flow

While the first Electron Paramagnetic Resonance (EPR) studies regarding the effects of oxidation on the structure and stability of carbon radicals date ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

Syntese og Catalytic Utførelse av Gold interkalert i veggene i mesoporøs Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Transport av Surface-modifisert karbonnanorør gjennom en Soil kolonne

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Utarbeidelse av Carbon Nanosheets ved romtemperatur

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

palladium<em&gt; N</em&gt; -Heterocykliske karbenkomplekser: Syntese fra benzimidazoliumsalter og katalytisk aktivitet i karbon-karbon-bindingsdannende reaksjoner

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

TiO<sub&gt; 2</sub&gt; -belagt hule glassmikrosfærer med superhydrophobic og høy IR-reflekterende egenskaper syntetisert ved en Soft-kjemi Metode

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

Tid-løst Photophysical karakteristikk av trilling-fangst organiske forbindelser på et oksygenfri miljø ved hjelp av en iCCD kamera

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

Raman og IR Spectroelectrochemical metoder som verktøy for å analysere konjugert organiske forbindelser

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...

Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Utarbeidelse av funksjonelle Silica bruke en Bioinspired

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally ...