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第三章吸附剂结构性能及改性PPT
第八章 常用吸附剂的结构、性能和改性;第二节常用吸附剂的结构和性能; ⑵硅胶的制备
普通硅胶制备程序:
化合→凝胶→老化→洗涤→氨水→浸泡→干燥→活化
制备中采用变更操作和处理条件控制孔结构和吸附性能。
ⅰ化合:稀释的水玻璃(Na2O·xSiO2)+ 硫酸→硅酸
→多聚硅酸→硅溶胶
硅酸经缩合形成多聚硅酸,
酸度接近中性时形成硅溶胶时间很短,
硅溶胶pH值直径影响孔结构和吸附性能, 见图。
ⅱ胶凝:gelling 硅溶胶在放置过程中自动凝固成水凝胶的过
程。这时,溶胶中二氧化硅质点通过氢键联接成多
孔性水凝胶。
凝胶速度直接影响硅胶的结构和吸附性能,
pH值是影响凝胶速度的主要因素——见N???曲线。;;ⅲ老化ageing 硅溶胶胶凝后经一定时间的放置,使水凝胶骨
架坚固的过程。老化过程常伴有出汗离浆现象。
水凝胶骨架中的质点相互靠近缩合脱水,缩小了网
架结构的空间,将部分的水挤出,即离浆。这时凝胶
表面硅羟基≡Si-OH脱水形成Si-O-Si键,使增强了骨
架强度。
Ⅳ.洗涤washing 用洗液洗去由于反应生成的盐和剩余的酸
碱,除去杂质离子,避免引起副作用。如作为催化剂
载体影响催化剂活性。
洗涤是老化过程的继续,洗涤液的选择要考虑对
杂质除去和硅胶的结构和性质的影响。
; 特定硅胶的制备
球形硅胶工业制备
工业上,硅溶胶通过分配伞流入装有油和水的成型塔,因表面张力作用,溶胶在油相中成球并胶凝,然后落入水中。再经老化、洗涤、干燥等处理成球胶。
扩孔硅胶(特粗孔)的制备
高压水蒸气扩孔
高压釜(硅胶、蒸馏水) 扩孔硅胶
; 加盐焙烧扩孔
硅胶+盐的混合液→低温干燥→高温焙烧→扩孔硅胶;⑶硅胶的表面结构和性能
①硅胶的表面结构
硅胶骨架 是以硅原子为中心、氧原子为顶点的硅氧四面体在空间不太规则地堆积而成的无定形体。SiO2一旦和湿空气接触,硅原子和水产生硅羟基,形成化学吸附水。此外表面还有物理吸附水。120℃去除物理吸附水,180℃去除化学吸附水。
硅胶羟基
自由羟基 红外3750cm-1处尖峰,伸缩振动,热稳定性很高,1100℃
才消失。
缔合羟基 红外3450cm-1处宽峰,伸缩振动,170℃开始缩合脱水,
750℃完全消失。
双生羟基 (红外与自由羟基3750cm-1重叠峰)
400-600℃热处理→主要含自由羟基的硅胶。
三甲基氯硅烷处理→只含缔合羟基的硅胶去除自由羟基。
; 硅胶熔结 700℃热处理 硅胶稳定,无熔结现象;
700℃热处理 硅氧键断裂,硅胶熔结,孔结构坍塌,表面积孔体积明显降低。
②硅胶的表面性质与催化作用的关系
纯硅胶既不显示酸性,也不显示碱性,只广泛用做催化剂载体。
硅胶反复用NaOH和HCl溶液处理,经洗涤和干燥,得到Na型硅胶,可和碱金属阳离子离子交换。
水溶液中硅羟基Si-OH中的质子H+有交换能力,用于制备高分散的金属负载催化剂。
改善表面酸性 经NH4F和 NH4HF2处理过的硅胶,具有大量的质子酸部位,表面酸性明显增强,具有酸性催化剂性能。(高负电性氟原子借诱导效应使羟基O-H键变弱,酸性增强 )催化反应的转化率和选择性均提高。
;
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