ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE MATERIALES MESOPOROROS HÍBRIDOS DE SÍLICE FRENTE A LA HIDRÓLISIS
Resumen
Introducción: Los materiales mesoporosos despiertan gran interés en el área de medio ambiente, en particular en la detección y separación selectiva de especies químicas solubles, debido a su gran área específica y a la posibilidad de modificación de ésta. Dentro de estos materiales, los materiales de sílice toman la delantera debido a la reproducibilidad de su síntesis y su simple modificación superficial por silanos derivatizados. Sin embargo, es fundamental conocer la estabilidad hidrolítica de los grupos funcionales en los materiales híbridos para alcanzar aplicaciones concretas. En este trabajo estudiamos la estabilidad frente a la hidrólisis de SBA-15 funcionalizada con grupos mercaptosuccínico1 (SBA-MSA), envejecida a temperatura ambiente y a 60 °C.
Resultados: Se prepararon suspensiones de SBA-MSA, envejecida en dos condiciones (t amb y 60 °C), y se suspendieron en agua a distintas temperaturas, tomándose muestras a distintos tiempos. Se analizó la presencia de azufre y silicio en el sobrenadante por FRX-RT (fluorescencia de rayos X por reflexión total) para cuantificar la posible pérdida de grupos funcionales y degradación de la matriz. El envejecimiento prolongado a temperatura ambiente (382 días) del material mostró un aumento de la estabilidad frente a la hidrólisis de las funciones ancladas. Sin embargo, un envejecimiento por un tiempo mucho menor a 60 °C (21 días), presentó una estabilidad mayor en similares condiciones de hidrólisis (85 °C durante 300 min).
El análisis de RMN de sólido de 29Si del material envejecido a temp. amb. demostró la existencia de 3 tipos de anclaje del silano a la superficie (T1 = R-Si(OSi)(OH)2, T2 = R-Si(OSi)2(OH) y T3 = R-Si(OSi)3). De un ajuste por una triple exponencial de la pérdida de funciones a distintas temperaturas se observa que la Ea para la hidrólisis de T2 y T3 no difieren significativamente (52,6 y 52,8 kJ/mol) y que para T1 la Ea= 48,1 kJ/mol.
A su vez se estudió la pérdida de funciones del material más envejecido a temperatura ambiente, en agua y en HCl 0.1 M. A tiempos cortos (< 5 min) a pH ácido la relación Si/S es menor a 1, siendo a 300 minutos 1.8 en ambos casos.
Conclusiones: El envejecimiento del material, tanto a tempratura ambiente como a 60 °C incrementa los sitios de anclaje del silano con la superficie, y de esta manera aumenta la estabilidad de los grupos anclados frente a la hidrolisis.
El material hidroliza por la unión tioeter del grupo funcional en medio ácido, pero rápidamente la relación se equipara a la que se obtiene en agua pura, lo que indica que la ruptura es por el encale del organosilano con la superficie preferentemente, aunque hay una pérdida poco significativa de sílice de la matriz. Esto está en concordancia con los datos de DRX que muestran una mesoestructura conservada.
