ITMI20091292A1 - NANOPOROSO FUNCTIONAL MATERIAL FOR APPLICATION IN "GAS STORAGE - Google Patents
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Description
MATERIALE FUNZIONALE NANOPOROSO PER APPLICAZIONE FUNCTIONAL NANOPOROUS MATERIAL FOR APPLICATION
NELL’IMMAGAZZINAMENTO DI GAS IN GAS STORAGE
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce allo sviluppo di nuovi materiali nanoporosi ibridi organici/inorganici con migliorate proprietà di adsorbimento di gas e, in particolare, efficaci per applicazioni di immagazzinamento di idrogeno. Questi materiali porosi comprendono gruppi organici aromatici sia integrati che ancorati alla parete della struttura. The present invention relates to the development of new hybrid organic / inorganic nanoporous materials with improved gas adsorption properties and, in particular, effective for hydrogen storage applications. These porous materials include aromatic organic groups both integrated and anchored to the wall of the structure.
L’idrogeno è considerato il combustibile alternativo più promettente in ragione del suo elevato contenuto di energia, della sua combustione pulita e della sua naturale integrazione con le fonti di energia rinnovabile. Tuttavia il suo impiego nel settore del trasporto richiede lo sviluppo di un sistema di immagazzinamento pratico e sicuro. Diversamente dal caso di un immagazzinamento statico, in cui il volume e la massa del serbatoio non rappresentano un fattore di preoccupazione, l’immagazzinamento di grosse quantità di idrogeno in un’automobile – nella quale il volume, la massa e lo scambio termico sono di primaria importanza – rappresenta una formidabile sfida scientifica e tecnologica. Molti studi si sono occupati dell’uso di idrogeno come combustibile e del suo immagazzinamento in vari materiali a stato solido e in serbatoi ad alta pressione o criogenici. Tra i nuovi materiali, i solidi cristallini microporosi comprendenti unità costitutive metalliche e leganti organici ponte, noti come reticoli metallo-organici (metal–organic frameworks, MOFs), sono forse i candidati di fisisorzione più promettenti. Tuttavia questi materiali sono considerati essere relativamente costosi; inoltre essi sono nella maggioranza dei casi sensibili agli agenti atmosferici ed in particolare all’umidità e pertanto richiedono di essere manipolati in modo speciale. Da numerosi lavori su differenti tipi di materiali per l’immagazzinamento fisico di idrogeno si possono derivare alcune importanti caratteristiche strutturali che aiutano ad aumentare la capacità di immagazzinamento, quali: a) alta area superficiale (la più alta possibile), b) dimensione di pori di ottima accessibilità (nell’intervallo di 10-15 Å), c) aromaticità (la presenza di gruppi aromatici aumenta l’immagazzinamento di idrogeno), d) cariche puntuali, e) siti metallici con un ordine di legame incompleto. Hydrogen is considered the most promising alternative fuel due to its high energy content, its clean combustion and its natural integration with renewable energy sources. However, its use in the transport sector requires the development of a practical and safe storage system. Unlike in the case of static storage, where the volume and mass of the tank are not a factor of concern, the storage of large quantities of hydrogen in a car - in which the volume, mass and heat exchange are of primary importance - represents a formidable scientific and technological challenge. Many studies have dealt with the use of hydrogen as a fuel and its storage in various solid-state materials and in high-pressure or cryogenic tanks. Among the new materials, microporous crystalline solids comprising metallic building blocks and organic bridging ligands, known as metal-organic frameworks (MOFs), are perhaps the most promising candidates for physisection. However, these materials are considered to be relatively expensive; moreover they are in most cases sensitive to atmospheric agents and in particular to humidity and therefore require to be handled in a special way. From numerous works on different types of materials for the physical storage of hydrogen, some important structural characteristics can be derived that help to increase the storage capacity, such as: a) high surface area (the highest possible), b) pore size of excellent accessibility (in the range of 10-15 Å), c) aromaticity (the presence of aromatic groups increases the storage of hydrogen), d) point charges, e) metal sites with an incomplete bond order.
Prendendo in considerazione questi importanti parametri abbiamo sviluppato una nuova metodologia di sintesi per la preparazione di nuovi materiali porosi a base di organo silicati ibridi che soddisfano i requisiti suddetti. In particolare abbiamo sviluppato nuovi organosilici periodici mesoporosi aromatici funzionalizzati (Periodic Mesoporous Organosilica, PMO) adatti ad immagazzinare grosse quantità di idrogeno. Taking into consideration these important parameters we have developed a new synthesis methodology for the preparation of new porous materials based on hybrid organ silicates that meet the above requirements. In particular we have developed new functionalized aromatic mesoporous periodic organosilic (Periodic Mesoporous Organosilica, PMO) suitable for storing large quantities of hydrogen.
I PMO sono una categoria di materiali porosi ibridi organici-inorganici mesoporosi introdotta per la prima volta nel 1999. Questi materiali sono stati preparati mediante reazioni di idrolisi e condensazione da precursori alcossisilani con ponti costituiti da molecole organiche del tipo (R’O)3Si-R-Si(R’O)3noti da tempo nella chimica sol-gel. I PMO sono stati sintetizzati usando la stessa procedura struttura-diretta come per i materiali in pura silice mesoporosa, incorporando opportuni tensioattivi a precursori di organo-silice bis-sililati descritti in precedenza. Questa procedura porta all’ottenimento di materiali porosi mesostrutturati nei quali i ponti organici sono componenti integrali del reticolo a base di silice, sono caratterizzati da un sistema di pori organizzati periodicamente e da una distribuzione molto stretta dei raggi dei pori. PMOs are a category of porous hybrid organic-inorganic mesoporous materials first introduced in 1999. These materials were prepared by hydrolysis and condensation reactions from alkoxysilane precursors with bridges consisting of organic molecules of the type (R'O) 3Si- R-Si (R'O) 3 long known in sol-gel chemistry. PMOs were synthesized using the same structure-directed procedure as for pure mesoporous silica materials, incorporating suitable bis-silylated organo-silica precursor surfactants described above. This procedure leads to the obtainment of porous mesostructured materials in which the organic bridges are integral components of the silica-based lattice, are characterized by a system of periodically organized pores and a very narrow distribution of the pore radii.
Inagaki et al (brevetto US 6248686B1; 2001) hanno descritto un materiale mesoporoso ordinato ibrido (organico/inorganico) e i suoi metodi di sintesi. La varietà del materiale è molto ampia rispetto a: Inagaki et al (US patent 6248686B1; 2001) described a hybrid ordered mesoporous material (organic / inorganic) and its synthesis methods. The variety of the material is very wide compared to:
- Gruppi inorganici (principalmente ossidi di Si ma anche molti altri ossidi metallici quali Zr Ti Nb Ta W Sn Hf Al V B Mn Co Ni Ga Be Y La Pb) - Inorganic groups (mainly Si oxides but also many other metal oxides such as Zr Ti Nb Ta W Sn Hf Al V B Mn Co Ni Ga Be Y La Pb)
- Composti organometallici - Organometallic compounds
- Tensioattivi: C8-C18 ma anche anelli aromatici e gruppi sulfonilici e altri (varietà amplissima) - Surfactants: C8-C18 but also aromatic rings and sulfonyl groups and others (very wide variety)
- Dimensione dei pori (1-30 nm) - Pore size (1-30 nm)
- Area superficiale (>700 m<2>/g) - Surface area (> 700 m <2> / g)
- Parametro reticolare (almeno 1 nm) - Lattice parameter (at least 1 nm)
Il metallo preferito è Si, i leganti organici preferiti sono catene lineari o fenilene o ammino o loro miscele, il tensioattivo preferito è alchiltrimetilammonio. The preferred metal is Si, the preferred organic ligands are linear chains or phenylene or amino or their mixtures, the preferred surfactant is alkyltrimethylammonium.
Il metodo di sintesi viene descritto con molte varianti. Essi indicano i parametri di controllo per la struttura (raggio e forme dei pori, struttura cristallina, stabilità). Ozin et al (brevetto US 6,960,551 B2, Nov.1, 2005) hanno descritto un tipo similare di materiali funzionalizzati con gruppi sulfonilici (-SO -3) e il loro uso potenziale come acidi solidi nella catalisi eterogenea. La presente invenzione si riferisce ad un materiale ibrido mesoporoso funzionalizzato aromatico e ad un metodo per ottenere la funzionalizzazione per il miglioramento delle proprietà di adsorbimento dell’idrogeno. Questi materiali mostrano un aumento significativo della capacità di immagazzinamento dell’idrogeno confrontata con i solidi mesoporosi ibridi noti. L’invenzione si riferisce ad un materiale poroso organico-inorganico contenente gruppi organici aromatici all’interno della parete dei pori e/o all’interno dei pori, caratterizzato dal fatto di comprendere un polimero costituito da unità derivate da un monomero M1 o da monomeri M1 e M2 aventi la formula di struttura: The synthesis method is described with many variations. They indicate the control parameters for the structure (radius and shapes of the pores, crystal structure, stability). Ozin et al (US patent 6,960,551 B2, Nov.1, 2005) have described a similar type of materials functionalized with sulfonyl groups (-SO -3) and their potential use as solid acids in heterogeneous catalysis. The present invention refers to an aromatic functionalized mesoporous hybrid material and to a method for obtaining functionalization for improving the adsorption properties of hydrogen. These materials show a significant increase in hydrogen storage capacity compared with known hybrid mesoporous solids. The invention refers to a porous organic-inorganic material containing aromatic organic groups inside the pore wall and / or inside the pores, characterized in that it comprises a polymer consisting of units derived from an M1 monomer or monomers M1 and M2 having the structural formula:
M1 = (OR)3Me-A-Me(OR)3M1 = (OR) 3Me-A-Me (OR) 3
M1 M2 = [(OR)3Me-A-Me(OR)3]x- [(OR)3Me-B](1-x)M1 M2 = [(OR) 3Me-A-Me (OR) 3] x- [(OR) 3Me-B] (1-x)
in cui: in which:
- Me è un metallo scelto fra silicio, germanio, stagno e boro; - Me is a metal chosen from silicon, germanium, tin and boron;
- R è indipendentemente un gruppo alifatico monovalente saturo o insaturo; - R is independently a saturated or unsaturated monovalent aliphatic group;
- A and B sono gruppi aromatici scelti indipendentemente, uguali o diversi; - A and B are aromatic groups chosen independently, the same or different;
- 0<x≤ 1; - 0 <x≤ 1;
tale materiale avendo una dimensione dei pori da 0.5 a 5 nm e un’area specifica di superficie ≥ 200 m<2>/g. this material having a pore size from 0.5 to 5 nm and a specific surface area ≥ 200 m <2> / g.
Preferibilmente l’atomo di metallo Me è silicio. I gruppi aromatici A and B sono preferibilmente fenilene e bi-fenilene. Preferably the metal atom Me is silicon. The aromatic groups A and B are preferably phenylene and bi-phenylene.
Le Figure 1-23 illustrano le proprietà dei materiali secondo l’invenzione nonché di materiali di confronto. Figures 1-23 illustrate the properties of the materials according to the invention as well as of comparison materials.
Il materiale poroso organico-inorganico secondo l’invenzione è ottenuto polimerizzando un monomero o una miscela di monomeri aventi la formula di struttura M1 o M1 e M2 di cui sopra. The porous organic-inorganic material according to the invention is obtained by polymerizing a monomer or a mixture of monomers having the structural formula M1 or M1 and M2 above.
La polimerizzazione avviene in presenza di una specie tensioattiva in condizione controllate di pH. La specie tensioattiva può essere cationica, anionica o nonionica con catene di differente lunghezza. Preferibilmente la specie tensioattiva è un bromuro di alchilpiridinio o di alchiltrimetilammonio avente 8-18 atomi di carbonio nella catena alchilica. Polymerization takes place in the presence of a surfactant species under controlled pH conditions. The surfactant species can be cationic, anionic or nonionic with chains of different lengths. Preferably the surfactant species is an alkylpyridinium or alkyltrimethylammonium bromide having 8-18 carbon atoms in the alkyl chain.
Diversamente dai solidi organosilicati noti, il metodo dell’invenzione fornisce materiali microporosi e non mesoporosi e questo porta, in combinazione con un alto contenuto aromatico, ad un aumento significativo della capacità di immagazzinamento di idrogeno. Il calore di adsorbimento isosterico misurato in materiale rappresentativo (vedi Figura 18) è di ~7kJ/mol e rappresenta il più alto valore in questa classe di composti, confrontabile a quello dei migliori reticoli cristallini microporosi metallo-organici (MOF’s). Unlike known organosilicate solids, the method of the invention provides microporous and non-mesoporous materials and this leads, in combination with a high aromatic content, to a significant increase in the hydrogen storage capacity. The isosteric adsorption heat measured in representative material (see Figure 18) is ~ 7kJ / mol and represents the highest value in this class of compounds, comparable to that of the best metal-organic microporous crystal lattices (MOF's).
La struttura può essere controllata usando tensioattivi con catene di differente lunghezza e composizione ottenendo un ordine cristallino dei pori che varia dall’esagonale 2D al cubico Pm-3n oppure sistemi disordinati. In ogi caso, si è trovato che la simmetria dei pori ha un effetto minimo nella capacità di immagazzinamento dell’idrogeno. The structure can be controlled using surfactants with chains of different length and composition, obtaining a crystalline order of the pores ranging from hexagonal 2D to cubic Pm-3n or disordered systems. In each case, it has been found that the symmetry of the pores has a minimal effect on the hydrogen storage capacity.
Un aspetto chiave dell’invenzione è la formazione di solidi con elevata area superficiale (>200 m2/g), piccola dimensione dei pori (<5.0 nm) ed alto contenuto di gruppi organici a carattere aromatico. La sintesi di questi materiali è stata ottenuta con alcossisilani condensabili funzionalizzati con gruppi aromatici in reazioni di idrolisi controllata in presenza di adatti tensioattivi. Preferibilmente, l’alcossisilano che forma la parete della struttura contiene due atomi di silicio legati con un gruppo organico ponte tipo bifenile (vedi silano 2 descritto sotto). La superficie interna del poro può essere funzionalizzata con altri gruppi aromatici quali fenili. In questo caso, il solido funzionalizzato ha una piccola dimensione del poro (<2.0 nm). A key aspect of the invention is the formation of solids with a high surface area (> 200 m2 / g), small pore size (<5.0 nm) and a high content of aromatic organic groups. The synthesis of these materials was obtained with condensable alkoxysilanes functionalized with aromatic groups in controlled hydrolysis reactions in the presence of suitable surfactants. Preferably, the alkoxysilane that forms the wall of the structure contains two silicon atoms bonded with a biphenyl-like bridging organic group (see silane 2 described below). The internal surface of the pore can be functionalized with other aromatic groups such as phenyls. In this case, the functionalized solid has a small pore size (<2.0 nm).
I metodi di funzionalizzazione riguardano l’inclusione di gruppi attivi quali atomi metallici, gruppi organici o gruppi sulfonilici mediante integrazione degli stessi nella struttura e/o nella sua superficie. The functionalization methods concern the inclusion of active groups such as metal atoms, organic groups or sulfonyl groups by integrating them into the structure and / or its surface.
Un’occupazione mista del sito dell’atomo metallico nella struttura viene ottenuta sostituendo parzialmente gli atomi di Si nel sito Me dei monomeri (OR)3Me-A-Me(OR)3. A mixed occupation of the metal atom site in the structure is obtained by partially replacing the Si atoms in the Me site of monomers (OR) 3Me-A-Me (OR) 3.
Si può ottenere un aumento del carattere aromatico della struttura variando la frazione organica del monomero includendo anelli aromatici (A) (fenilene, bi-fenilene e simili). An increase in the aromatic character of the structure can be obtained by varying the organic fraction of the monomer by including aromatic rings (A) (phenylene, bi-phenylene and the like).
L’aggiunta di gruppi organici di superficie si ottiene mediante innesto usando precursori (OR)3Me-A quali gruppi X-SiO3-z(OH)zcon z = 0, 1, 2 e X = gruppo fenile, difenile, piridina, tiolo o sulfonilico e simile. The addition of surface organic groups is achieved by grafting using (OR) 3Me-A precursors such as X-SiO3-z (OH) z groups with z = 0, 1, 2 and X = phenyl, diphenyl, pyridine, thiol or sulfonyl and the like.
Cariche puntiformi e siti di legame molecolare sulla superficie sono ottenuti mediante impregnazione con metalli alcalini quali Li, Na, K e simili, metalli di transizione quali Ti, V, Fe, Co, Ni, Pd, Mn e loro ossidi, metalli alcalino-terrosi quali Mg, Ca, Be e loro ossidi. Point charges and molecular bonding sites on the surface are obtained by impregnation with alkali metals such as Li, Na, K and the like, transition metals such as Ti, V, Fe, Co, Ni, Pd, Mn and their oxides, alkaline earth metals such as Mg, Ca, Be and their oxides.
Il processo di funzionalizzazione è conforme allo specifico gas da immagazzinare ed alle condizioni operative di immagazzinamento. Il materiale descritto è preferibilmente usato per l’adsorbimento di idrogeno, metano, biossido di carbonio e gas leggeri simili. A titolo di esempio, l’adsorbimento reversibile di idrogeno ad una pressione inferiore a 100 bar e temperature tra 77K e 350K, viene incrementato mediante (1) metodi di innesto (cfr. figure 11 e 17); (2) aumento del contenuto organico delle pareti di organo silice via sintesi in condizioni basiche (cfr figure 14 e 8(a)) e diminuzione del contenuto di anelli aromatici in condizioni acide (cfr figura 8(b)); (3) uso di alogenuri di piridinio come testa polare della molecola di tensioattivo (cfr figura 23); (4) parziale sostituzione dell’atomo di Si metallico con atomi Al nel precursore monomero (cfr figura 22). The functionalization process conforms to the specific gas to be stored and the operating conditions of storage. The described material is preferably used for the adsorption of hydrogen, methane, carbon dioxide and similar light gases. By way of example, the reversible adsorption of hydrogen at a pressure below 100 bar and temperatures between 77K and 350K, is increased by means of (1) grafting methods (see Figures 11 and 17); (2) increase in the organic content of organ silica walls via synthesis under basic conditions (see Figures 14 and 8 (a)) and decrease in the content of aromatic rings under acidic conditions (see Figure 8 (b)); (3) use of pyridinium halides as the polar head of the surfactant molecule (see Figure 23); (4) partial replacement of the metallic Si atom with Al atoms in the monomer precursor (see Figure 22).
Esempi tipici di organo-alcossisilani aromatici condensabili M1 usati in differenti combinazioni per lo sviluppo di nuovi materiali nano-porosi per immagazzinamento di idrogeno sono rappresentati dalle formule sottostanti: Typical examples of condensable aromatic organo-alkoxysilanes M1 used in different combinations for the development of new nano-porous materials for hydrogen storage are represented by the formulas below:
Tipiche molecole tensioattive usate per costituire il calco per lo sviluppo delle strutture porose sono rappresentate dalle formule sottostanti: Typical surfactant molecules used to make up the cast for the development of porous structures are represented by the formulas below:
(S1) (S1)
(S2) (S2)
La dimensione dei pori in ciascun solido è stata determinata dalle corrispondenti curve isoterme di adsorbimento di azoto e argon acquisite a 77K applicando metodi consolidati quali BJH e NLDFT. The pore size in each solid was determined from the corresponding isothermal nitrogen and argon adsorption curves acquired at 77K by applying established methods such as BJH and NLDFT.
DETTAGLI DELLE MISURE FISICHE: DETAILS OF PHYSICAL MEASUREMENTS:
Diffrazione ai Raggi X delle polveri: Spettri di diffrazione ai raggi X delle polveri sono stati ottenuti con un diffrattometro Rigaku D/MAX-2000H ad anodo rotante (radiazione CuKα) equipaggiato con un monocromatore secondario a grafite pirolitico azionato a 40 kV e 178 mA. In tutti i casi i dati sono stati raccolti tra 0.8 e 60 gradi (2theta), con una velocità di scansione di 0.15 gradi/min e dimensione del passo di 0.01 gradi. X-ray diffraction of powders: X-ray diffraction spectra of powders were obtained with a Rigaku D / MAX-2000H rotating anode diffractometer (CuKα radiation) equipped with a secondary pyrolytic graphite monochromator operated at 40 kV and 178 mA. In all cases, data was collected between 0.8 and 60 degrees (2theta), with a scan speed of 0.15 degrees / min and step size of 0.01 degrees.
Analisi termogravimetriche (TGA) sono state eseguite usando un sistema di analisi TA SDT Q 600. Un campione di 20 mg è stato posto in una crogiolo di allumina e riscaldato fino a 600<o>C sotto flusso di argon con una velocità di riscaldamento di 5<o>C/min. Thermogravimetric analyzes (TGA) were performed using a TA SDT Q 600 analysis system. A 20 mg sample was placed in an alumina crucible and heated to 600 <o> C under argon flow with a heating rate of 5 <o> C / min.
Spettroscopia Infrarossa: Spettri ATR-IR sono stati registrati su uno spettrometro ottico Thermo-Electron Nicolet 6700 FT-IR con DTGS KBr. Infrared Spectroscopy: ATR-IR spectra were recorded on a Thermo-Electron Nicolet 6700 FT-IR optical spectrometer with DTGS KBr.
Spettroscopia Raman: sono stati ottenuti spettri Raman a temperatura ambiente usando uno spettrometro Raman Nicolet Almega XR con un laser blu a 473 nm (25% della potenza del laser di 15mW). Il raggio è stato focalizzato sul campione mediante un microscopio confocale usando lenti obiettivo a 10x. Raman spectroscopy: Raman spectra were obtained at room temperature using a Raman Nicolet Almega XR spectrometer with a 473 nm blue laser (25% laser power of 15mW). The beam was focused on the sample by a confocal microscope using 10x objective lenses.
Misure di adsorbimento di gas: sono state eseguite misure di adsorbimento/desorbimento a bassa pressione (fino a 1 bar) di azoto, argon e idrogeno su uno strumento Autosorb 1-MP della Quantachrome equipaggiato con trasduttori di pressione multipli esenti da olio per analisi altamente accurate ed un sistema di vuoto esente da olio. Si sono usati gradi a purezza ultra-alta di N2(99.999%), Ar (99.999%), He (99.999%), e H2(99.999) per tutte le misure di adsorbimento. Prima delle analisi tutti i campioni sono stati degassati a 150 °C sotto vuoto dinamico per 12 ore fino ad una portata del gas in uscita di meno di 2 mTorr/min. Il campione ed il tubo sono stati ri-pesati dopo l’evacuazione per ottenere la massa precisa del campione evacuato. Alla fine il tubo è stato trasferito alla apertura per l’analisi dello strumento di adsorbimento del gas. Per registrare l’isoterma di adsorbimento dell’argon a 77 K la pressione di saturazione è stata fissata a 200 torr. Identica procedura è stata usata per la misura di adsorbimento ad alta pressione in cui lo strumento utilizzato è DeltaE f-PcT 80-200. Gas adsorption measurements: Low pressure (up to 1 bar) adsorption / desorption measurements of nitrogen, argon and hydrogen were performed on a Quantachrome Autosorb 1-MP instrument equipped with multiple oil-free pressure transducers for highly accurate and an oil-free vacuum system. Ultra-high purity grades of N2 (99.999%), Ar (99.999%), He (99.999%), and H2 (99.999) were used for all adsorption measurements. Before analysis, all the samples were degassed at 150 ° C under dynamic vacuum for 12 hours up to an outlet gas flow rate of less than 2 mTorr / min. The sample and the tube were re-weighed after evacuation to obtain the precise mass of the evacuated sample. Eventually the tube was transferred to the opening for the analysis of the gas adsorption tool. To record the argon adsorption isotherm at 77 K, the saturation pressure was set at 200 torr. The same procedure was used for the high pressure adsorption measurement in which the instrument used is DeltaE f-PcT 80-200.
Sono stati preparati dei materiali porosi di organosilice in condizioni basiche o acide. Una descrizione generale delle strategie di sintesi comprende quanto segue. Porous organosilica materials were prepared under basic or acidic conditions. A general description of synthesis strategies includes the following.
Una quantità unitaria di tensioattivo S1 o S2 viene sciolta in acqua distillata e idrossido di sodio (condizioni basiche) o acido cloridrico (36% peso, condizioni acide) a 60-70<o>C. Una quantità unitaria di organo-alcossisilano (1) o (2) o (4) o (1) e (3) o (1) e (5) o (2) e (3) o (2) e (5) viene poi aggiunta goccia a goccia alla soluzione di cui sopra a temperatura ambiente. La miscela viene trattata con ultrasuoni per 10–60 min e viene agitata per 3–48 h a temperatura ambiente. Il precipitato ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo. I campioni con contenuto metallico parzialmente scambiato sono stati preparati immergendo sotto agitazione il materiale poroso preparato usando gli organo-alcossisilani (4) o (1) e (5) o (2) e (5), in una soluzione di etanolo 1N dell’alogenuro metallico appropriato (metallo = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be, ecc) e la sospensione è stata riflussata durante la notte a 20-90<o>C. Lo scambio cationico è stato completato mediante tre cicli di riflusso e centrifugazione con le soluzioni appropriate. Alla fine i campioni sono stati lavati con etanolo ed essiccati a temperatura ambiente. A unit quantity of S1 or S2 surfactant is dissolved in distilled water and sodium hydroxide (basic conditions) or hydrochloric acid (36% weight, acid conditions) at 60-70 ° C. A unit amount of organo-alkoxysilane (1) or (2) or (4) or (1) and (3) or (1) and (5) or (2) and (3) or (2) and (5) it is then added drop by drop to the above solution at room temperature. The mixture is ultrasonically treated for 10–60 min and stirred for 3–48 h at room temperature. The precipitate obtained was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was initially removed by solvent extraction using HCl in ethanol. Samples with partially exchanged metal content were prepared by immersing the porous material prepared using the organo-alkoxysilanes (4) or (1) and (5) or (2) and (5) under stirring in a 1N ethanol solution of appropriate metal halide (metal = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be, etc) and the suspension was refluxed overnight at 20-90 <o> C. The cation exchange was completed by three cycles of reflux and centrifugation with the appropriate solutions. Finally the samples were washed with ethanol and dried at room temperature.
ESEMPI EXAMPLES
Esempio 1 Example 1
Sintesi di materiali porosi di organosilice uasando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (1) e il tensioattivo S1 (CnPyBr, n=12, 14, 16, 18 and 20) in condizioni acide. Synthesis of porous organosilica materials using the condensable aromatic organ-alkoxysilane (1) and the surfactant S1 (CnPyBr, n = 12, 14, 16, 18 and 20) in acidic conditions.
In una sintesi tipica, 0.4 g di C16PyBr sono stati sciolti in 53.2 g di acqua distillata e 23.1ml di acido cloridrico (36% in peso). Il silano (1) (1.0 g) è stato poi aggiunto alla soluzione suddetta e la miscela è stata agitata per 1h a 273 K seguita da ulteriore agitazione per ~24h a 318K. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (3ml HCl 36% in peso in 50ml EtOH). Alla fine il materiale è stato riscaldato a 573 K per 2h in aria. Seguendo esattamente lo stesso protocollo di sintesi abbiamo sintetizzato materiali usando tensioattivi con catene di diversa lunghezza. Il rapporto molare è dato nella tabella 1 sottostante. In a typical synthesis, 0.4 g of C16PyBr was dissolved in 53.2 g of distilled water and 23.1ml of hydrochloric acid (36% by weight). The silane (1) (1.0 g) was then added to the above solution and the mixture was stirred for 1h at 273 K followed by further stirring for ~ 24h at 318K. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was initially removed by solvent extraction using HCl in ethanol (3ml HCl 36% by weight in 50ml EtOH). Eventually the material was heated to 573 K for 2h in air. Following exactly the same synthesis protocol we synthesized materials using surfactants with chains of different lengths. The molar ratio is given in Table 1 below.
Tabella 1. Parametri sperimentali usati nelle sintesi di materiali di organo silice. Table 1. Experimental parameters used in the synthesis of organ silica materials.
Spettri di diffrazione di polveri ai raggi X rappresentativi sono mostrati nelle figure 1 e 2. Le isoterme di adsorbimento di azoto corrispondenti a 77K sono mostrate nelle Figure 3 e 4. Una curva di analisi termogravimetrica (TGA) rappresentativa di un materiale di organosilice grezzo ed il corrispondente solido da cui è stato rimosso il tensioattivo sono mostrate nella Figura 5. Representative X-ray powder diffraction spectra are shown in Figures 1 and 2. Nitrogen adsorption isotherms corresponding to 77K are shown in Figures 3 and 4. A representative thermogravimetric analysis (TGA) curve of a raw organosilica material and the corresponding solid from which the surfactant was removed are shown in Figure 5.
Uno spettro Raman rappresentativo che mostra la presenza di anelli aromatici nei materiali porosi è illustrato nella Figura 6. A representative Raman spectrum showing the presence of aromatic rings in porous materials is shown in Figure 6.
Le isoterme di adsorbimento di idrogeno a 77K e fino ad una pressione di 1bar dei solidi di cui sopra sono mostrate in Figura 7. Una isoterma rappresentativa ad alta pressione è mostrata nella figura 8 (b – curva a cerchi pieni) per il tensioattivo C16Py. The hydrogen adsorption isotherms at 77K and up to a pressure of 1bar of the solids above are shown in Figure 7. A representative high pressure isotherm is shown in Figure 8 (b - solid circle curve) for the surfactant C16Py.
Esempio 2 Example 2
Sintesi di materiali porosi di organosilice usando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (1) e (3) e il tensioattivo S1 (CnPyBr, n=12, 14, 16, 18 e 20) in condizioni acide. Synthesis of porous organosilica materials using the condensable aromatic organ-alkoxysilane (1) and (3) and the surfactant S1 (CnPyBr, n = 12, 14, 16, 18 and 20) in acidic conditions.
In una tipica sintesi, 0.4 g di C16PyBr sono stati sciolti in 53.2 g di acqua distillata e 23.1ml di acido cloridrico (36% in peso). Il silano (1) (0.8 g) e il silano (3) (0.12 g) (il rapporto molare tra silano (1) e (3) era 80:20) sono poi stati aggiunti alla soluzione di cui sopra e la miscela è stata agitata per 1h a 273 K seguiti da ulteriore agitazione per ~24h a 318K. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (3ml HCl 36% in peso in 50ml EtOH). Alla fine il materiale è stato riscaldato a 573 K per 2h in aria. Seguendo esattamente lo stesso protocollo di sintesi abbiamo sintetizzato materiali usando tensioattivi con catene di diversa lunghezza. In a typical synthesis, 0.4 g of C16PyBr was dissolved in 53.2 g of distilled water and 23.1ml of hydrochloric acid (36% by weight). Silane (1) (0.8 g) and silane (3) (0.12 g) (the molar ratio of silane (1) to (3) was 80:20) were then added to the above solution and the mixture was was stirred for 1h at 273K followed by further stirring for ~ 24h at 318K. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (3ml HCl 36% by weight in 50ml EtOH). Eventually the material was heated to 573 K for 2h in air. Following exactly the same synthesis protocol we synthesized materials using surfactants with chains of different lengths.
Uno spettro di diffrazione di polveri ai raggi X rappresentativo è mostrato nella Figura 9. L’isoterma di adsorbimento di azoto corrispondente a 77K è mostrata nella Figura 10. A representative X-ray powder diffraction spectrum is shown in Figure 9. The nitrogen adsorption isotherm corresponding to 77K is shown in Figure 10.
Le isoterme di adsorbimento di idrogeno a 77K e fino ad una pressione di 1bar sono mostrate in Figura 11. Hydrogen adsorption isotherms at 77K and up to a pressure of 1bar are shown in Figure 11.
Esempio 3 Example 3
Sintesi di materiali porosi di organosilice usando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (2) e il tensioattivo S1 (CnPyBr, n=12, 14, 16, 18 e 20) in condizioni acide. Synthesis of porous organosilica materials using the condensable aromatic organ-alkoxysilane (2) and the surfactant S1 (CnPyBr, n = 12, 14, 16, 18 and 20) in acidic conditions.
In una tipica sintesi, 0.4 g di C16PyBr sono stati sciolti in 53.2 g di acqua distillata e 23.1ml di acido cloridrico (36% p.). Il silano (2) (1.18 g) è poi stato aggiunto alla soluzione di cui sopra e la miscela è stata agitata per 1h a 273 K seguita da ulteriore agitazione per ~24h a 318K. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (3ml HCl 36% in peso in 50ml EtOH). Alla fine il materiale è stato riscaldato a 573 K per 2h in aria. Seguendo esattamente lo stesso protocollo di sintesi abbiamo sintetizzato materiali usando tensioattivi con catene di diversa lunghezza. In a typical synthesis, 0.4 g of C16PyBr was dissolved in 53.2 g of distilled water and 23.1ml of hydrochloric acid (36% w.). The silane (2) (1.18 g) was then added to the above solution and the mixture was stirred for 1h at 273K followed by further stirring for ~ 24h at 318K. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (3ml HCl 36% by weight in 50ml EtOH). Eventually the material was heated to 573 K for 2h in air. Following exactly the same synthesis protocol we synthesized materials using surfactants with chains of different lengths.
Uno spettro di diffrazione di polveri ai raggi X rappresentativo è mostrato in Figura 12. L’isoterma di adsorbimento di azoto corrispondente a 77K è mostrata nella Figura 13. A representative X-ray powder diffraction spectrum is shown in Figure 12. The nitrogen adsorption isotherm corresponding to 77K is shown in Figure 13.
Una isoterma rappresentativa di adsorbimento di idrogeno a 77K e fino ad una pressione di 1bar è mostrata in Figura 14. Al fine di illustrare gli effetti del contenuto di anelli aromatici dell’alcossisilano viene mostrato in figura 8 (b) un confronto tra isoterme ad alta pressione a 77K mantenendo fissi gli altri parametri. A representative isotherm of hydrogen adsorption at 77K and up to a pressure of 1bar is shown in Figure 14. In order to illustrate the effects of the aromatic ring content of the alkoxysilane a comparison of high isotherms is shown in Figure 8 (b). pressure at 77K while keeping the other parameters fixed.
Esempio 4 Example 4
Sintesi di materiali porosi di organosilice usando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (2) e (3) e il tensioattivo S1 (CnPyBr, n=12, 14, 16, 18 e 20) in condizioni acide. Synthesis of porous organosilica materials using the condensable aromatic organ-alkoxysilane (2) and (3) and the surfactant S1 (CnPyBr, n = 12, 14, 16, 18 and 20) in acidic conditions.
In una tipica sintesi, 0.8 g di C16PyBr sono stati sciolti in 106.4 g di acqua distillata e 46.1ml di acido cloridrico (36% in peso). Il silano (2) (1.914 g) e il silano (3) (0.24 g) sono poi stati aggiunti alla soluzione di cui sopra e la miscela è stata agitata per 1h a 273 K seguiti da ulteriore agitazione per ~24h a 318K. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (3ml HCl 36% in peso in 50ml EtOH). Alla fine il materiale è stato riscaldato a 573 K per 2h in aria. Seguendo esattamente lo stesso protocollo di sintesi abbiamo sintetizzato materiali usando tensioattivi con catene di diversa lunghezza. In a typical synthesis, 0.8 g of C16PyBr was dissolved in 106.4 g of distilled water and 46.1 ml of hydrochloric acid (36% by weight). Silane (2) (1,914 g) and silane (3) (0.24 g) were then added to the above solution and the mixture was stirred for 1h at 273K followed by further stirring for ~ 24h at 318K. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (3ml HCl 36% by weight in 50ml EtOH). Eventually the material was heated to 573 K for 2h in air. Following exactly the same synthesis protocol we synthesized materials using surfactants with chains of different lengths.
Uno spettro di diffrazione di polveri ai raggi X rappresentativo è mostrato in Figura 15. L’isoterma di adsorbimento di azoto corrispondente a 77K è mostrata nella Figura 16. A representative X-ray powder diffraction spectrum is shown in Figure 15. The nitrogen adsorption isotherm corresponding to 77K is shown in Figure 16.
Una isoterma rappresentativa di adsorbimento di idrogeno a 77K e fino ad una pressione di 1bar è mostrata in Figura 17. A representative isotherm of hydrogen adsorption at 77K and up to a pressure of 1bar is shown in Figure 17.
Un confronto fra il calore isosterico di adsorbimento di idrogeno calcolato sperimentalmente in benzenesilice e bifenile contenente organosilice è mostrato in Figura 18. A comparison of the experimentally calculated isosteric heat of hydrogen adsorption in benzenesilica and organosilica-containing biphenyl is shown in Figure 18.
Esempio 5 Example 5
Sintesi di materiali porosi di organosilice usando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (2) e il tensioattivo S2 (CnBr, n=10, 12, 14, 16 e 18) in condizioni basiche. In una tipica sintesi, 1.26 g di C18Br sono stati sciolti in 59.4 g di acqua distillata e 5.06 ml di idrossido di sodio (soluzione acquosa 6M) a 50-60°C. Il silano (2) (1.2 ml) è poi stato aggiunto alla soluzione di cui sopra goccia a goccia a temperatura ambiente. La miscela è poi stata trattata con ultrasuoni per 20 min ed è stata agitata per 20h a temperatura ambiente ed infine la soluzione è stata mantenuta a 95<o>C per 20 h in condizioni statiche. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (9 g HCl 36% in peso in 250ml EtOH per 1 g di materiale grezzo). Synthesis of porous organosilica materials using the condensable aromatic organ-alkoxysilane (2) and the S2 surfactant (CnBr, n = 10, 12, 14, 16 and 18) in basic conditions. In a typical synthesis, 1.26 g of C18Br was dissolved in 59.4 g of distilled water and 5.06 ml of sodium hydroxide (6M aqueous solution) at 50-60 ° C. The silane (2) (1.2 ml) was then added to the above solution drop by drop at room temperature. The mixture was then treated with ultrasound for 20 min and stirred for 20h at room temperature and finally the solution was kept at 95 ° C for 20h in static conditions. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (9 g HCl 36% by weight in 250ml EtOH per 1 g of raw material).
Uno spettro di diffrazione di polveri ai raggi X rappresentativo è mostrato nella Figura 19. L’isoterma di adsorbimento di azoto corrispondente a 77K è mostrata nella Figura 20. A representative X-ray powder diffraction spectrum is shown in Figure 19. The nitrogen adsorption isotherm corresponding to 77K is shown in Figure 20.
Uno spettro infrarosso (IR) rappresentativo che mostra la presenza di anelli aromatici nei materiali porosi è illustrato in Figura 21. A representative infrared (IR) spectrum showing the presence of aromatic rings in porous materials is shown in Figure 21.
Una isoterma rappresentativa di adsorbimento ad alta pressione è mostrata nella figura 8 (a – curva a cerchi pieni) per un tensioattivo a catena corta. Gli effetti della sostituzione dell’atomo metallico nei precursori metallorganici vengono mostrati in figura 22 per isoterme di adsorbimento ad alta pressione: una parziale sostituzione degli atomi di Si con atomi di Al causa un aumento di adsorbimento di idrogeno. A representative isotherm of high pressure adsorption is shown in Figure 8 (a - solid circle curve) for a short chain surfactant. The effects of the replacement of the metal atom in the organometallic precursors are shown in Figure 22 for high pressure adsorption isotherms: a partial replacement of the Si atoms with Al atoms causes an increase in hydrogen adsorption.
Esempio 6 Example 6
Sintesi di materiali porosi di organosilice usando l’organo-alcossisilano aromatico condensabile (1) e (3) e il tensioattivo S2 (CnBr, n= 16) (CnBr, n=10, 12, 14, 16 e 18) in condizioni basiche. Synthesis of porous organosilica materials using condensable aromatic organo-alkoxysilane (1) and (3) and surfactant S2 (CnBr, n = 16) (CnBr, n = 10, 12, 14, 16 and 18) under basic conditions .
In una tipica sintesi, 2.18 g di C16Br sono stati sciolti in 47.5 g di acqua distillata e 4.1 ml di idrossido di sodio (soluzione acquosa 6M) a 50-60°C. Il silano (2) (2.44 ml) e il silano (3) (0.15 ml) (il rapporto molare tra silano (1) e (3) era 95:5) sono poi stati aggiunti alla soluzione di cui sopra goccia a goccia a temperatura ambiente. La miscela è poi stata trattata con ultrasuoni per 20 min ed è stata agitata per 20h a temperatura ambiente ed infine la soluzione è stata mantenuta a 95<o>C per 20 h in condizioni statiche. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (9 g HCl 36% in peso in 250ml EtOH per ciascun 1 g di materiale grezzo). In a typical synthesis, 2.18 g of C16Br were dissolved in 47.5 g of distilled water and 4.1 ml of sodium hydroxide (6M aqueous solution) at 50-60 ° C. The silane (2) (2.44 ml) and the silane (3) (0.15 ml) (the molar ratio of silane (1) to (3) was 95: 5) were then added to the above solution dropwise to room temperature. The mixture was then treated with ultrasound for 20 min and stirred for 20h at room temperature and finally the solution was kept at 95 ° C for 20h in static conditions. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (9 g HCl 36% by weight in 250ml EtOH for each 1 g of raw material).
Esempio 7 Example 7
Sintesi di materiali porosi di organosilice drogati con metalli usando l’organoalcossisilano aromatico condensabile (4) e il tensioattivo S2 (CnBr, n=10, 12, 14, 16 e 18) in condizioni basiche. Synthesis of porous organosilica materials doped with metals using the condensable aromatic organoalkoxysilane (4) and the surfactant S2 (CnBr, n = 10, 12, 14, 16 and 18) in basic conditions.
In una tipica sintesi, 1.26 g di C18Br sono stati sciolti in 59.4 g di acqua distillata e 5.06 ml di idrossido di sodio (soluzione acquosa 6M) a 50-60°C. Il silano (4) (1.2 ml) è poi stato aggiunto alla soluzione di cui sopra goccia a goccia a temperatura ambiente. La miscela è poi stata trattata con ultrasuoni per 20 min ed è stata agitata per 20h a temperatura ambiente ed infine la soluzione è stata mantenuta a 95<o>C per 20 h in condizioni statiche. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (9 g HCl 36% in peso in 250ml EtOH per 1 g di materiale grezzo). Campioni con metalli scambiati sono stati preparati immergendo sotto agitazione il materiale poroso in una soluzione di etanolo 1N dell’alogenuro metallico appropriato (metallo = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be, ecc) e la sospensione è stata riflussata durante la notte a 60-70<o>C. Lo scambio cationico è stato completato riflussando e centrifugando tre volte con soluzioni appropriate. Infine i campioni sono stati lavati ed essiccati a temperatura ambiente. In a typical synthesis, 1.26 g of C18Br was dissolved in 59.4 g of distilled water and 5.06 ml of sodium hydroxide (6M aqueous solution) at 50-60 ° C. The silane (4) (1.2 ml) was then added to the above solution drop by drop at room temperature. The mixture was then treated with ultrasound for 20 min and stirred for 20h at room temperature and finally the solution was kept at 95 ° C for 20h in static conditions. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (9 g HCl 36% by weight in 250ml EtOH per 1 g of raw material). Samples with exchanged metals were prepared by immersing the porous material under stirring in a 1N ethanol solution of the appropriate metal halide (metal = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be , etc) and the suspension was refluxed overnight at 60-70 <o> C. The cation exchange was completed by refluxing and centrifuging three times with appropriate solutions. Finally the samples were washed and dried at room temperature.
Esempio 8 Example 8
Sintesi di materiali porosi di organosilice drogati con metalli usando l’organoalcossisilano aromatico condensabile (1) e (5) e il tensioattivo S2 (CnBr, n= 16) (CnBr, n=10, 12, 14, 16 e 18) in condizioni basiche. Synthesis of metal-doped porous organosilica materials using condensable aromatic organoalkoxysilane (1) and (5) and surfactant S2 (CnBr, n = 16) (CnBr, n = 10, 12, 14, 16 and 18) under conditions basic.
In una tipica sintesi, 2.18 g di C16Br sono stati sciolti in 47.5 g di acqua distillata e 4.1 ml di idrossido di sodio (soluzione acquosa 6M) a 50-60°C. Il silano (2) (2.44 ml) e il silano (5) (0.15 ml) (il rapporto molare tra silano (1) e (5) era 95:5) sono poi stati aggiunti alla soluzione di cui sopra goccia a goccia a temperatura ambiente. La miscela è poi stata trattata con ultrasuoni per 20 min ed è stata agitata per 20h a temperatura ambiente ed infine la soluzione è stata mantenuta a 95<o>C per 20 h in condizioni statiche. Il precipitato bianco ottenuto è stato filtrato e lavato ripetutamente con acqua distillata per ottenere il materiale grezzo. Il tensioattivo è poi stato rimosso inizialmente mediante estrazione con solvente usando HCl in etanolo (9 g HCl 36% in peso in 250ml EtOH per 1 g di materiale grezzo). Campioni con metalli scambiati sono stati preparati immergendo sotto agitazione il materiale poroso in una soluzione di etanolo 1N dell’alogenuro metallico appropriato (metallo = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be, ecc) e la sospensione è stata riflussata durante la notte a 60-70<o>C. Lo scambio cationico è stato completato riflussando e centrifugando tre volte con soluzioni appropriate. Infine i campioni sono stati lavati ed essiccati a temperatura ambiente. In a typical synthesis, 2.18 g of C16Br were dissolved in 47.5 g of distilled water and 4.1 ml of sodium hydroxide (6M aqueous solution) at 50-60 ° C. Silane (2) (2.44 ml) and silane (5) (0.15 ml) (the molar ratio of silane (1) to (5) was 95: 5) were then added to the above solution dropwise to room temperature. The mixture was then treated with ultrasound for 20 min and stirred for 20h at room temperature and finally the solution was kept at 95 ° C for 20h in static conditions. The obtained white precipitate was filtered and washed repeatedly with distilled water to obtain the raw material. The surfactant was then removed initially by solvent extraction using HCl in ethanol (9 g HCl 36% by weight in 250ml EtOH per 1 g of raw material). Samples with exchanged metals were prepared by immersing the porous material under stirring in a 1N ethanol solution of the appropriate metal halide (metal = Li, Na, K, Ti, Fe, Co, Ni, Pd, Mn, Mg, Ca, Be , etc) and the suspension was refluxed overnight at 60-70 <o> C. The cation exchange was completed by refluxing and centrifuging three times with appropriate solutions. Finally the samples were washed and dried at room temperature.
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