Xerogeles siliceos híbridos preparados a pH ácido. Efecto del radical alquilo en la estructura y en la textura porosa

Abstract

El proceso sol-gel es de gran relevancia en la síntesis de xerogeles híbridos de silicio con una amplia variedad de estructuras y texturas porosas, debido a la posibilidad de emplear precursores silíceos orgánicamente modificados y a la versatilidad de las condiciones de síntesis, curado y secado. La hidrolisis y la condensación de precursores tipo Si(OR’)4, como el tetraetoxisilano (TEOS), dan xerogeles silíceos inorgánicos. Estos precursores pueden sustituirse, total o parcialmente, por alquiltrietoxisilanos, RSi(OR’)3, así se bloquea uno de los sitios de condensación y se obtienen polisilsesquioxanos ([RSiO1,5]n.). La adición de grupos arilo o alquilo a la superficie aumenta la hidrofobicidad y favorece la formación de dominios ordenados. Esto es interesante si se desea una funcionalización parcial del xerogel. El objetivo de está ponencia es presentar el efecto del sustituyente alquilo en la estructura y porosidad de xerogeles híbridos preparados a pH ácido con TEOS y RTEOS (R = Me, Et, P), con la finalidad de usarlos como sensores (solos o como soporte). Se sintetizaron 3 series, con mezclas de TEOS con metiltrietoxisilano (MTEOS) o etiltrietoxisilano (ETEOS) o propiltrietoxilano (PTEOS), a pH 4,5. La relación molar de RTEOS se varió entre 0 y el 100%, manteniendo la relación molar precursor:etanol:agua (1:4,75:5,5). Los xerogeles se caracterizaron con FTIR, RMN de estado sólido (29Si, 13C, 1H), DRX, ATG y ATD, densidad de He, FE-SEM y TEM, y adsorción de gases (N2 a 77 K y CO2 a 273 K). En condiciones de catálisis ácida, el aumento del porcentaje molar de RTEOS y el mayor volumen del radical dificultan los procesos de condensación intramolecular, ciclación y formación de estructuras. Ello conduce a la reducción de los entrecruzamientos, a la formación de dominios ordenados (estructuras tipo caja, jaula o escalera) y a una morfología laminar. Los xerogeles híbridos aumentan su carácter hidrofóbico y reducen de forma muy notable su porosidad.