1109145414

Sesja wykładowa

II Forum Młodych Przyrodników Rolnictwo Żywność Zdrowie

MATERIAŁY KRZEMOORGANICZNE Z ODWZOROWANIEM JONOWYM JAKO SELEKTYWNE SORBENTY WYBRANYCH METALI

Marzena Cejner¹, Ryszard Dobrowolski¹, Aleksandra Bogusz²

'Uniwersytet Marii C u r i z-Skłodowskiej w Lublinie, Wydział Chemii, Zakład Chemii Analitycznej i Analizy Instrumentalnej, marzena.cejner @wp..pl

²Uniwersytet Marii Curte-Sklodowskiej w Lublinie, Wydział Chemii, Zakład Chemii Środowiskowej

Pierwsza praca opisująca uporządkowane mezoporowate materiały krzemionkowe (OMSs) ukazała się w 1992 roku po uzyskaniu przez firmę Mobil One patentu na syntezę materiału MCM-41. Materiały te charakteryzują się dużą powierzchnią właściwą, ok. 1000 m²/g, porowatością sięgającą 80 % ich całkowitej objętości oraz dobrze zdefiniowanymi rozmiarami i kształtem porów. Średnica porów OMSs zawarta jest w przedziale od 2 do 10 nm. Uporządkow ane mezoporowate materiały krzemionkowe wykazują bardzo wysoką odporność hydrotermałną i termiczną oraz stabilność hydrolityczną. Ponadto, właściwości hydrotermalne, termiczne, mechaniczne i strukturalne otrzymywanych OMSs można kontrolować w trakcie syntezy' poprzez użycie różnych form krzemionki, surfaktantów, związków pomocniczych lub warunków syntezy. Uporządkowane mezoporowate materiały' krzemionkowe mogą być modyfikowane organicznymi i nieorganicznymi grupami funkcyjnymi co przyczynia się do uzyskania struktur o nowych właściwościach strukturalnych, fizycznych i chemicznych. Wyróżnia się dwie główne metody modyfikacji OMSs: współkondensacja i grafting.

Materiały z odwzorowaniem jonowym mogą być zdefiniowane jako wysoce selektywne struktuiy, które rozpoznają wybrane jony w obecności konkurencyjnych jonów matrycowych. Zachowują się one w podobny sposób jak materiały z odwzorowaniem molekularnym, które bazują na działaniu przeciwciał oraz enzymów. Metoda odcisku jonowego pierwszy raz została zastosowana podczas syntezy polimerów i w danych literaturowych znaleźć można wiele prac dotyczących polimerów z odwzorowaniem jonowym (IIP). Nowym wyzwaniem jest zastosowanie etapu odwzorowania jonowego w trakcie syntezy organicznych materiałów nie polimerowych oraz struktur nieorganicznych, w tym także materiałów bazujących na krzemionce. Funkcjonalizacja OMSs ułatwia w prowadzenie odwzorowania jonowego w ich strukturę, ponieważ odciskany jon nie oddziałuje bezpośrednio z krzemionką, a z Ugandami grup funkcyjnych. Kompleksujące Ugandy funkcyjne ustawiają się w strukturze materiału tak, żeby pod względem orientacji geometrycznej, rozmiaru i liczby koordynacyjnej w specyficzny sposób oddziaływać tylko z odwzorowanym jonem. Funkcjonalizacja materiałów' krzemionkowych także rozwiązuje problem dyfuzyjny podczas ponownego wiązania jonów szablonu. Z tego względu hybrydowe materiały krzemoorganiczne z odw zorowaniem jonowym stają się obiecującym materiałem do wielu zastosowań ze względu na ich dobre w łaściwości strukturalne, takie jak duża powierzchnia właściwa i znaczna pojemność porów oraz łatwość dalszej modyfikacji.

Odkąd technika odcisku jonowego stała się znana i coraz bardziej powszechna, zaczęto wykorzystywać ją w wielu dziedzinach. Głównym nurtem badań z użyciem tego typu materiałów jest zastosowanie ich do oczyszczania wód z toksycznych pierwiastków takich jak nikiel, kadm, ołów, arsen, kobalt, selen czy rtęć. Z łatwością można zastosować materiały z odciskiem jonowym do separacji z próbek środowiskowych lantanowców i aktynowców'. Ponadto materiały z odciskiem jonowym mogą być wykorzystywane także w celu monitorowania ilości danego jonu w środowisku. Z tego względu IIM są najczęściej stosowane jako sorbenty w SPE, w czujnikach oraz membranach separacyjnych.

W pracy przedstawiony zostanie mechanizm syntezy materiałów krzemooorganicznych z odwzorowaniem jonowym oraz zastosowanie ich do selektywnej adsorpcji i wzbogacania jonów Pt(IV).

Słowa kluczowe: odwzorowanie jonowe, uporządkowane materiały krzemoorganiczne, platyna

15