Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Можно наносить на поверхность много отдельных слоев коллоидных частиц, один слой за другим. Когда очищенная гидрофильная кремнеземная поверхность, такая, например, как поверхность кварцевого стекла, несущая отрицательные заряды, приводится в контакт с золем коллоидного оксида алюминия, то на- поверхности стекла адсорбируется один слой частиц оксида алюминия. При этом результирующий заряд на поверхности оказывается противоположным исходному, и, следовательно, оксид алюминия адсорбироваться далее не будет. Когда избыточное количество оксида алюминия вымывается, на поверхности остается только один адсорбированный монослой частиц оксида алюминия. Слой частиц кремнезема после этого может быть отложен на поверхности, покрытой оксидом алюминия, если использовать раствор, содержащий коллоидный кремнезем. Таким образом, адсорбируется один слой частиц кремнезема, а избыточный кремнезем можно удалить вымыванием.
Повторяя этот процесс, можно нанести на поверхность однородный полислой любой желаемой толщины [403]. Адсорбируемый оксид алюминия может находиться в растворе основного хлорида алюминия, в котором частицы настолько малы, что их размер трудно определить. Другим вариантом может быть адсорбция катионного полимера с целью образования положительно заряженного слоя на поверхности кремнезема, на котором уже затем осаждается слой кремнеземных частиц. Этим способом можно формировать пленки толщиной, равной одной четверти длины волны видимого света, т. е. ~150 нм. Поскольку пленки оказываются пористыми, то их показатель преломления приблизительно равен средней величине между показателем преломления воздуха и показателем преломления подложки из кварцевого стекла, что обеспечивает превосходные условия для развития интерференционного окрашивания. Подробное описание этого способа и его прикладное значение приводятся в патенте [404].
Такие адсорбированные пленки оказываются очень пластичными и легко стирающимися, однако путем обработки гидро-лизованными этилсиликатом или тетраизопропилтитанатом удается сделать их твердыми. Такие пленки можно также упрочнить путем спекания при повышенной температуре.
Для практического их использования особенно интересны низкая отражательная способность подобных покрытий, обра-
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
557
зование изолирующих слоев на проводящих поверхностях и проводящих слоев на непроводящих подложках, формирование оксидных пленок на металлах, отложение коллоидного графита с целью улучшения электропроводности поверхности или отложение на поверхности твердых смазок. Чередующиеся проводящие и непроводящие электрический ток слои могли бы быть нанесены на подложку для их использования в электронных печатных схемах.
Указанный способ оказывается полезным для качественного обнаружения небольших количеств коллоидных веществ в растворе. Основным моментом в этом способе является использование индикатора — золя, имеющего частицы с диаметром, равным примерно одной четверти длины световой волны, что дает возможность легко их наблюдать при адсорбции монослоя этих частиц на черной стеклянной подложке. Так, например, органические вещества катионного типа при низких концентрациях можно обнаруживать посредством обработки поверхности черного стекла испытуемыми растворами. Поверхность промывается или высушивается, затем на нее осаждается золь кремнезема с размером кремнеземных частиц 100—200 нм, используемый в качестве индикатора; избыток золя вымывается, и, наконец, пластинка повторно высушивается. Частицы кремнезема прилипают во всех тех местах стеклянной подложки, где было адсорбировано катионное вещество из испытуемого раствора. Полученная кремнеземная пленка может в таком случае легко просматриваться по интерференционному окрашиванию.
Как показано на рис. 4.24, этим способом можно также детектировать небольшие по размеру частицы коллоидного кремнезема в разбавленных растворах. Вначале на стеклянной поверхности из раствора осаждается положительно заряженный слой, например коллоидных частиц оксида алюминия или катионного полимера, затем избыток вещества смывается с поверхности и, наконец, испытуемый раствор, содержащий отрицательно заряженные коллоидные частицы, например кремнезема, приводится в контакт с частью стеклянной поверхности, после чего стеклянная подложка высушивается. Присутствие малых частиц кремнезема на поверхности стекла можно обнаружить посредством последующей обработки всей стеклянной поверхности частицами кремнезема размером 100—200 нм, которые способны прилипнуть только к положительно заряженной поверхности, если на ней не были адсорбированы какие-либо отрицательно заряженные коллоидные частицы. Подобные тестовые методики можно разработать для детектирования отрицательно или положительно заряженных частиц при содержании коллоидных веществ в растворе менее чем 0,01 масс. %.
558
Глава 4
При этом оказывается, что чем меньше по размеру частицы, тем более чувствительная методика. Однако в испытуемом
Рис. 4.24. Схемы процессов адсорбции и диффузии, лежащих в основе методов обнаружения небольших коллоидных частиц кремнезема.
