Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Маатман и Пратер [466] обсудили получение из коллоидного кремнезема катализатора с однородным распределением необходимых для катализа компонентов, созданного на основе силикагеля. Трудно достичь однородного распределения путем пропитки предварительно таблетированного геля раствором катализатора. Золь кремнезема, содержащий соли металлов, может быть высушен распылением или вымораживанием с образованием небольших сферических частиц геля, которые затем могут уплотняться до желаемой степени [467]. Золь можно превратить в тонкодисперсный порошок путем диспергирования в органическом растворителе, частично смешиваемом с водой, гелеобразования кремнезема и отгонки жидкой фазы [468].
После того как катализатор был осажден на частицах кремнезема, для повышения прочности можно осадить и высушить кремневую кислоту [469]. Авторы работы [470] показали некоторые типичные примеры использования коллоидного крем-11*
580
Глава 4
Рис. 4.28. Электронно-микроскопические снимки наполнителя для хромато-
графической колонки.
а — стеклянная микробусинка, покрытая пористым слоем кремнезема, йр — диаметр микробусинки, йр/ЗО — толщина покрытия; б — покрытие пористым кремнеземом.
незема при приготовлении основного катализатора. По-видимому, каталитической активностью частиц коллоидного кремнезема, добавляемых к дизельному горючему, объясняется возможность предупреждения образования загрязнений [471].
Формирование пористых микросфер для использования в хроматографических колонках уже ранее описывалось в связи с коацервацией [343]. Наполнение хроматографических колонок другого типа проводилось с применением многослойного способа. С целью достижения наибольшей эффективности хроматографических разделений необходимо так заполнять колонки, чтобы имелась наибольшая поверхность и наибольший объем пор адсорбента при минимальной толщине последнего. Это удалось достичь Киркленду, который осаждал несколько слоев кремнеземных коллоидных частиц на поверхности стеклянных шариков и тем самым получил однородную пористую пленку. Процессы диффузии в такой пленке протекают быстро. Отсутствие пористости в самих шариках устраняет возможность появления медленной диффузии при хроматографических измерениях [472]. Покрытие, нанесенное на стеклянный шарик рассматриваемого типа, показано на рис. 4.28. Структура и применение набивок для хроматографических колонок было описано в ряде статей [473, 474].
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
581
Неорганические связующие и загущающие вещества
Одним из сравнительно давно предложенных применений коллоидного кремнезема, полученного из силиката натрия ионным обменом, было его использование для повышения прочности керамических цементов [475]. При подобного рода применениях коллоидный кремнезем действует при обычной температуре как связующее или загущающее вещество, поскольку превращается в твердый гель. Эффективность цементов находится в прямой зависимости от прочности геля, и теория этого вопроса уже обсуждалась выше в данной главе.
В некоторых случаях коллоидный кремнезем использовался благодаря своей высокой химической активности. Так, когда стеклянный порошок покрывается коллоидным кремнеземом, то его можно формовать. При нагревании кремнезем расплавляется в стекле и получается твердое спекшееся изделие [476]. Прочность при добавлении коллоидного кремнезема в качестве связующего, очевидно, усиливается при погружении системы в спиртовую среду и образовании смеси с этилсиликатом [477, 478]. В том случае, когда необходимо использовать коллоидный кремнезем как связующее для кремнеземного порошка, то более прочные связи будут образовываться ниже температуры расстекловывания, что достигается добавлением к золю кремнезема борной кислоты (1—5%) с целью понижения температуры спекания [479]. Сочетание коллоидного кремнезема и кислых фосфатов поливалентных металлов приводит при нагреве к образованию прочных связей, вероятно, вследствие того, что появляется некоторое количество соединений кремнезема с фосфат-ионами. Однако при высокой температуре фосфаты, как правило, вызывают понижение прочности.
Повышенная прочность связей в керамических изделиях достигается за счет использования смесей, состоящих из первичного кислого фосфата алюминия и коллоидного кремнезема, при их добавлении к тонкодисперсным тугоплавким порошкам циркония, оксида циркония или оксида алюминия [480]. В результате реакции Р205 с кремнеземом при относительно низкой температуре образуется высокая прочность связей в тугоплавких композициях. Так, золь кремнезема может смешиваться с фосфатом аммония или с другими первичными фосфатами при относительно низком значении рН, н такой золь при минимальных его количествах находит применение в качестве связующего вещества для тугоплавких порошков [481, 482]. Согласно данным Ли [483], связующие свойства коллоидного кремнезема улучшаются за счет добавления растворимого четвертичного силиката аммония, такого, например, как силикат тетраме.тил-
582
Глава 4
аммония, который оказывается в достаточной степени щелочным, чтобы взаимодействовать с коллоидным кремнеземом и вызывать его коале'сценцию в цементируемой структуре.
