Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2013, 4 (3), 239-249.

Site-Directed Functionalization of Outer Surface of MCM-41 Silicas



N. V. Roik, L. A. Belyakova, E. I. Oranskaya

Abstract


Site-directed functionalization of outer surface of MCM-41 silicas near the pores orifices has been realized in the vapor phase. It has been proved that the hexagonally ordered structure of cylindrical pores for functionalized mesoporous silicas remains unchanged.

Full Text:

PDF (Русский)

References


1. Wang X., Tseng Y.‑H., Chan J.C.C., Cheng S. Catalytic applications of aminopropylated mesoporous silica prepared by a template-free route in flavanones synthesis // J. Catal. - 2005. - V. 233. - P. 266–275.

2. Anan A., Sharma K.K., Asefa T. Selective, efficient nanoporous catalysts for nitroaldol condensation: Co-placement of multiple site-isolated functional groups on mesoporous materials // J. Mol. Catal. A. - 2008. - V. 288. - P. 1–13.

3. Shylesh S., Srilakshmi Ch., Singh A.P., Anderson B.G. Bridging the gap between micropores and mesopores by the controlled transformation of bifunctional periodic mesoporous silicas // Micropor. Mesopor. Mat. - 2008. - V. 108. - V. 29–40.

4. Asouhidou D.D., Triantafyllidis K.S., Lazaridis N.K., Matis K.A. Adsorption of Remazol Red 3BS from aqueous solutions using APTES- and cyclodextrin-modified HMS-type           mesoporous silicas // Colloids Surf. A. - 2009. - V. 346. - P. 83-90.

5. Yang H., Xu R., Xue X. et al. Hybrid surfactant-templated mesoporous silica formed in ethanol and its application for heavy metal removal // J. Hazard. Mater. - 2008. - V. 152. - P. 690–698.

6. Araki S., Doi H., Sano Y. et al. Preparation and CO2 adsorption properties of aminopropyl-functionalized mesoporous silica microspheres // J. Colloid Interf. Sci. - 2009. - V. 339. - P. 382–389.

7. Algarra M., Jimenez M.V., Rodrıguez‑Castellon E. et al. Heavy metals removal from electroplating wastewater by aminopropyl-Si MCM-41 // Chemosphere. - 2005. - V. 59. - P. 779-786.

8. Kim M.L., Tudino M.B. Evaluation of performance of three different hybrid mesoporous solids based on silica for preconcentration purposes in analytical chemistry: from the        study of sorption features to the determination of elements of group IB // Talanta. - 2010. - V. 82. - P. 923–930.

9. Wei F., Yang J.Y., Gao L. et al. Capturing nitrosamines in tobacco-extract solution by hydrophobic mesoporous silica // J. Hazard. Mater. - 2009. - V. 172. - P. 1482–1490.

10. Manzano M., Aina V., Arean C.O. et al. Studies on MCM‑41 mesoporous silica for drug delivery: effect of particle morphology and amine functionalization // Chem. Eng. J. - 2008. - V. 137, N 1. - P. 30-37.

11. Vallet‑Regi M., Ramila A., de Real R.P., Peres‑Pariente J. A new property of MCM‑41: drug delivery system // Chem. Mater. - 2001. - V. 13, N 2. - P. 308-311.

12. Charnay C., Begu S., Tourne‑Peteilh C. et al. Inclusion of ibuprofen in mesoporous templated silica: drug loading and release property // Eur. J. Pharm. Biopharm. - 2004. - V. 57, N 3. - P. 533-540.

13. De Sousa A., de Sousa E.M.B. Ordered mesoporous silica carrier system applied in nanobiotechnology // Braz. Arch. Biol. Technol. - 2005. - V. 48, N 2. - P. 243-250.

14. Qu F., Xnu G., Huang S. et al. Effective controlled release of captopril by silylation of mesoporous MCM‑41 // Chem. Phys. Chem. - 2006. - V. 7, N 2. - P. 400-406.

15. Al‑Kady A.S., Gaber M., Hussein M.M., Ebeid E.Z. Nanostructure‑loaded mesoporous silica for controlled release of coumarin derivatives: a novel testing of the hyperthermia effect // Eur. J. Pharm. Biopharm. - 2011. - V. 77, N 1. − P. 66−74.

16. Meseguer‑Olmo L., Ros‑Nicolas M.J., Vicente‑Ortega V. et al. A bioactive sol-gel glass implant for in vivo gentamicin release. Experimental model in rabbit // J. Orthop. Res. - 2006. - V. 24. - P. 454-460.

17. Radin S., El‑Bassyouni G., Vresilovic E.J. et al. In vivo tissue response to resorbable silica xerogels as controlled‑release materials // Biomaterials. - 2004. - V. 26. - P. 1043-1052.

18. Kortesuo P., Ahola M., Karisson S. et al. Silica xerogel as an implantable carrier for controlled drug delivery‑evaluation of drug distribution and tissue effects after implantation // Biomaterials. - 1999. - V. 21. - P. 193-198.

19. Barton T.J., Bull L.M., Klemperer W.G. et al. Tailored porous materials // Chem. Mater. - 1999. - V. 11. - P. 2633-2656.

20. Iskandar F. Ordered nanoporous particles // Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Ed. by H.S. Nalwa. - 2004. - V. 8. − P. 259-270.

21. Antochshuk V., Jaroniec M. Functionalized mesoporous materials obtained via interfacial reactions in self-assembled silica-surfactant systems // Chem. Mater. - 2000. - V. 12. - P. 2496-2501.

22. Liu J., Fena X., Fryxell G.E. et al. Hybrid mesoporous materials with functionalized monolayers // Adv. Mater. - 1998. - V. 10. - P. 161-164.

23. Yokoi T., Yoshitake H., Tatsumi Т. Synthesis of amino‑functionalized MCM-41 via direct co-condensation and post‑synthesis grafting methods using mono-, di- and tri-amino-organoalkoxysilanes // J. Mater. Chem. − 2004. − V. 14. − P. 951−957.

24. Huh S., Wiench J.W., Yoo J.-C. et al. Organic functionalization and morphology control of mesoporous silicas via a co-condensation synthesis method // Chem. Mater. − 2003. − V. 15. − P. 4247−4256.

25. Sharma K.K., Anan A., Buckley R.P. et al. Toward efficient nanoporous catalysts: controlling site‑isolation and concentration of grafted catalytic sites on nanoporous materials with solvents and colorimetric elucidation of their site-isolation // J. Am. Chem. Soc. − 2008. − V. 130. − P. 218−228.

26. Bourlinos A.B., Karakostas T., Petridis D. “Side chain” modification of MCM-41 silica through the exchange of the surfactant template with charged functionalized organosiloxanes: an efficient route to valuable reconstructed MCM-41 derivatives // J. Phys. Chem. B. − 2003. − V. 107. − P. 920−925.

27. Shephard D.S., Zhou W., Maschmeyer T. et al. Site-directed surface derivatization of    MCM-41: use of high-resolution transmission electron microscopy and molecular recognition for determining the position of functionality within mesoporous materials // Angew. Chem. Int. Ed. − 1998. − V. 37, N 19. − P. 2719−2723.

28. Cheng K., Landry C.C. Diffusion-based deprotection in mesoporous materials: a strategy for differential functionalization of porous silica particles // J. Am. Chem. Soc. − 2007. − V. 129, N 31. − P. 9674−9685.

29. Huang Y., Xu S., Lin V.S.-Y. Bifunctionalized mesoporous materials with site-separated brensted acids and bases: catalyst for a two‑step reaction sequence // Angew. Chem. Int. Ed. − 2011. − V. 50. − P. 661−664.

30. Bruhwiler D. Postsynthetic functionalization of mesoporous silica // Nanoscale. − 2010. − V. 2. − P. 887−892.

31. De Juan F., Ruiz-Hitzky E. Selective functionalization of mesoporous silica // Adv. Mater. − 2000. − V. 12, N 6. − P. 430−432.

32. Antochshuk V., Araujo A.S., Jaroniec M. Functionalized MCM-41 and CeMCM-41 materials synthesized via interfacial reactions // J. Phys. Chem. B. − 2000. − V. 104. − P. 9713−9719.

33. Прянишников Н.Д. Практикум по органической химии. − Москва: Госхимиздат, 1956. − 244 с.

34. Bragg W.L. The diffraction of short electromagnetic waves by a crystal // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. − 1913. − V. 17. − P. 43−57.

35. Fenelonov V.B., Romannikov V.N., Derevyankin A.Yu. Mesopore size and surface area calculations for hexagonal mesophases (types MCM-41, FSM-16, etc.) using low-angle XRD and adsorption data // Micropor. Mesopor. Mater. − 1999. − V. 28, N 1. − P. 57−72.

36. Kruk M., Jaroniec M., Sayari A. Adsorption study of surface and structural properties of MCM-41 materials of different pore sizes // J. Phys. Chem. B. − 1997. − V. 101, N 4. − P. 583−589.

37. Уильямс У.Дж. Определение анионов. − Москва: Химия, 1982. − 624 с.

38. Полюдек-Фабини Р., Бейрих Т. Органический анализ. – Ленинград: Химия, 1981. – 624 с.

39.Helfferich F. Ion Exchange. − New York: Dover, 1995. − 640 p.

40. Nakanishi K. Infrared Absorption Spectroscopy - Practical. - San Francisco: Holden‑Day, 1962. - 233 p.

41. Kruk M., Asefa T., Jaroniec M., Ozin G.A. Metamorphosis of ordered mesopores to micropores: periodic silica with unprecedented loading of pendant reactive organic groups transforms to periodic microporous silica with tailorable pore size // J. Am. Chem. Soc. − 2002. − V. 124, N 20. − P. 6383−6392.

42. Mori Y., Pinnavaia T.J. Optimizing organic functionality in mesostructured silica: direct assembly of mercaptopropyl groups in wormhole framework structures // Chem. Mater. − 2001. − V. 13, N 6. − P. 2173−2178.

43. Zheng F., Tran D.N., Busche B.J. et al. Ethylenediamine-modified SBA-15 as regenerable CO2 sorbent // Ind. Eng. Chem. Res. − 2005. − V. 44. − P. 3099−3105.

44. Zhu H., Jones D.J., Zajac J. et al. Synthesis of periodic large mesoporous organosilicas and functionalization by incorporation of ligands into the framework wall // Chem. Mater. − 2002. − V. 14. − P. 4886−4894.

45. Fakhfakh F., Baraket L., Fraile J.M. et al. Synthesis of diamine functionalized mesoporous organosilicas with large pores // J. Sol-Gel Sci. Technol. − 2009. − V. 52. − P. 388−397.




Copyright (©) 2013 N. V. Roik, L. A. Belyakova, E. I. Oranskaya

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.