Synthesis and Properties of Hybrid Silicas Containing Cetyltrialkylammoniun Surfactants

Abstract

Recebido em 12/08/2015; aceito em 18/11/2015; publicado na web em 22/02/2016 SYNTHESIS AND PROPERTIES OF HYBRID SILICAS CONTAINING CETYLTRIALKYLAMMONIUN SURFACTANTS. This work presents the synthesis of silicas containing cetyltrialkylammoniun surfactants in their mesopores. Initially, the aqueous dispersions of these surfactants were characterized by small-angle X-ray scattering (SAXS). The hybrid silicas obtained from these dispersions were evaluated by X-ray diffractometry (XRD) and nitrogen physisorption. The XRD showed that, increasing the head size, there is a shift of the peak corresponding to the (100) diffraction plane to smaller 2θ angles, which indicates an increase in the silicas porous diameter. The increasing of the silicas porous diameter was confirmed by nitrogen physisorption. The base catalytic properties of these hybrid silicas were evaluated in the transesterification reaction showing that those containing the cations C 16 Et 3 + and C 16 Pr 3 + showed better performance.Keywords: hybrid silicas; cations cetyltrialkylammonium; MCM-41. INTRODUÇÃOOs primeiros materiais mesoporosos ordenados à base de sílica foram obtidos em 1992, pelo grupo de pesquisadores da Mobil, 1 por meio da agregação das moléculas de surfactante em micelas, sendo estas capazes de atuar como direcionadores de estrutura, levando à formação das diferentes sílicas pertencentes aos materiais da família M41S. 2Dentre as estruturas dessa família de materiais, destaca-se a MCM-41, formada por um arranjo mesoporoso hexagonal, com sistema de poros unidimensionais. Em geral, esta estrutura apresenta elevadas áreas superficiais (> 1000 m 2 g -1 ), alta porosidade e estreita distribuição de diâmetro de poros.3 Além dessas características, a simplicidade para sua obtenção e fácil ajuste do diâmetro de seus poros (ajustáveis entre 1,5 -10 nm) 2 fazem com que essa estrutura seja empregada em diversos processos, como catálise, adsorção, membranas, entre outros. 3O ajuste do diâmetro de poros da MCM-41 tem sido amplamente estudado desde o seu desenvolvimento. Dentre os métodos utilizados para o controle do diâmetro dessa estrutura, destaca-se o emprego de tratamentos hidrotérmicos pós-síntese, 4,5 a utilização de aditivos orgânicos como agentes expansores de micelas (swelling agents) 6,7 e também o emprego de surfactantes catiônicos quaternários, usualmente, surfactantes alquiltrimetilamônio com diferentes comprimentos de cauda hidrofóbica. 5,[7][8][9][10] Segundo Huo et al., 5 por meio do tratamento hidrotérmico pós--síntese (100 ºC) da MCM-41 preparada através da mistura dos surfactantes diquaternários C 18-3-1 Br e C 16-7-16 Br foi possível a obtenção desta sílica com diâmetro de poros de 6,0 nm. Adicionalmente, a MCM-41, além de apresentar maiores valores de área superficial e volume de poros, apresentou boa estabilidade térmica comparada à MCM-41 preparada por métodos convencionais. No entanto, quando as sílicas MCM-41 e MCM-48, obtidas a partir de surfactantes com cabeça contendo três grupos metila (C n Me 3 Br), foram submetidas ao...