1. Silīcija dioksīda sola ķīmijas un koloidālās stabilitātes pamati
1.1 Grims un daļiņu morfoloģija
(Silīcija dioksīds)
Silīcija dioksīds ir droša koloidāla difūzija, kas ietver amorfo silīcija dioksīdu (SiO ₂) nanodaļiņas, parasti sākot no 5 uz 100 nanometri diametrā, aizturēt šķidrā stadijā– visbiežāk ūdens.
Šīs nanodaļiņas sastāv no trīsdimensiju SiO ₄ tetraedru tīkla, radot porainu un ļoti reaģējošu virsmas laukumu, kurā ir daudz silanola (Un– Ak!) komandas, kas kontrolē saskarnes paradumus.
Sola stāvoklis ir termodinamiski metastabils, ko notur elektrostatiskā atgrūšanās starp lādētām daļiņām; virsmas maksa veidojas no silanola grupu jonizācijas, kas deprotonējas virs pH ~ 2– 3, radot negatīvi lādētus fragmentus, kas atvairās viens no otra.
Daļiņu forma parasti ir apaļa, lai gan sintēzes problēmas var ietekmēt vākšanas tendences un īstermiņa pirkšanu.
Augsta virsmas laukuma un tilpuma attiecība– bieži pārsniedz 100 m DIVI/ g– padara silīcija dioksīda soli īpaši atsaucīgu, padarot iespējamu spēcīgu mijiedarbību ar polimēriem, metāli, un organiskās molekulas.
1.2 Stabilizācijas ierīces un želejas maiņa
Koloidālo stabilitāti silīcija dioksīda solā galvenokārt kontrolē līdzsvars starp van der Vālsa uzkrītošiem spiedieniem un elektrostatisko atgrūšanu, aprakstījis DLVO (Derjaguins– Landau– Uztraucieties– Overbeek) teoriju.
Pie zemas jonu izturības un pH vērtības virs izoelektriskā punkta (~ pH 2), bitu zeta kapacitāte ir pietiekami nelabvēlīga, lai apturētu agregāciju.
Tomēr, elektrolītu pievienošana, pH izmaiņas uz neitralitāti, vai šķīdinātāja izkliede var ekrāna virsmas laukuma izmaksas, līdz minimumam samazināt atbaidīšanu, un izraisīt bitu saplūšanu, kas noved pie želejas.
Gelēšana ietver trīsdimensiju tīkla veidošanos, izmantojot siloksānu (Un– O– Un) saites veidošanās starp blakus esošajiem fragmentiem, mainot šķidro solu stingrā, caurlaidīgs kserogels pēc izžūšanas.
Šī sola-gēla maiņa dažās sistēmās ir atgriezeniska, taču parasti tā izraisa neatgriezeniskas struktūras izmaiņas, radot pamatu novatoriskai keramikas un kompozītmateriālu ražošanai.
2. Sintēzes ceļi un procesu vadība
( Silīcija dioksīds)
2.1 Štēbera tehnika un kontrolēta izaugsme
Visizplatītākā monodispersā silīcija dioksīda sola izveides metode ir Stöber process, gadā izveidots 1968, kas ietver alkoksisilānu hidrolīzi un kondensāciju– parasti tetraetilortosilikāts (TEOS)– spirta instrumentā ar ūdens amonjaku kā katalizatoru.
Precīzi regulējot tādus parametrus kā ūdens un TEOS attiecība, amonjaka koncentrācija, šķīdinātāja sastāvs, un reakcijas temperatūras līmenis, fragmenta lielumu var noregulēt reproducējami no ~ 10 nm līdz beigām 1 µm ar šauras dimensijas cirkulāciju.
Sistēma turpinās, izmantojot kodolu veidošanos, ko ievēro difūzijas ierobežota attīstība, kur silanola grupas kondensējas, veidojot siloksāna saites, akumulējot silīcija karkasu.
Šī pieeja ir piemērota lietojumiem, kas prasa vienotus sfēriskus fragmentus, piemēram, hromatogrāfiskie balsti, kalibrēšanas prasības, un fotoniskie kristāli.
2.2 Skābju katalizētās un bioloģiskās sintēzes kursi
Alternatīvās sintēzes metodes ietver skābes katalizētu hidrolīzi, kas veicina lineāro kondensāciju un rada vēl vairāk polidispersu vai agregētu bitu, parasti izmanto komerciālās saistvielās un slāņos.
Skābie apstākļi (pH 1– 3) veicina lēnāku hidrolīzi, bet ātrāku kondensāciju starp protonētiem silanoliem, radīt neregulāras vai ķēdei līdzīgas struktūras.
Pēdējā laikā papildus, bioloģiski iedvesmotas un zaļās sintēzes stratēģijas faktiski ir parādījušās, izmantojot silikateīna enzīmus vai augu ekstraktus, lai izgulsnētu silīcija dioksīdu apkārtējās vides problēmu apstākļos, samazinot enerģijas patēriņu un ķīmiskos atkritumus.
Šīs ilgstošas pieejas rada interesi par biomedicīnas un ekoloģiskiem lietojumiem, kur būtiska ir tīrība un bioloģiskā savietojamība.
Turklāt, rūpnieciskās kvalitātes silīcija dioksīda solu parasti rada, izmantojot jonu apmaiņas procedūras no nātrija silikāta šķīdumiem, pielīmēts ar elektrodialīzi, lai noņemtu sārmu jonus un stabilizētu koloīdu.
3. Praktiskās dzīvesvietas un saskarnes paradumi
3.1 Virsmas reaktivitāte un modifikācijas metodes
Silīcija nanodaļiņu virsmas laukumu solā kontrolē silanola komandas, kas var piedalīties ūdeņraža saitē, adsorbcija, un kovalentā potēšana ar organosilāniem.
Virsmas laukuma maiņa, izmantojot tādus pārstāvjus kā 3-aminopropiltrietoksisilāns (PIEMĒROTAS) vai metiltrimetoksisilāns piedāvā funkcionālās komandas (piem.,– NH TWO,– CH ₃) kas maina hidrofilitāti, reaktivitāte, un saderība ar dabiskajām matricām.
Šīs modifikācijas ļauj silīcija dioksīda zolam kalpot par saderību organisko un neorganisko savienojumu krustojumos, veicina difūziju polimēros un uzlabo mehānisko, termiskais, vai barjeru mājas.
Nemodificētam silīcija dioksīda zolam ir spēcīga hidrofilitāte, padarot to ideāli piemērotu šķidrām sistēmām, savukārt mainītās versijas var izkliedēt nepolāros šķīdinātājos specializētiem slāņiem un tintēm.
3.2 Reoloģiskās un optiskās īpašības
Silīcija dioksīda sola difūzijas parasti parāda Ņūtona cirkulācijas paradumus samazinātā fokusā, tomēr viskozitāte palielinās līdz ar fragmentu noslogošanu un var pāriet uz bīdes atšķaidīšanu augsta cietvielu satura vai daļējas agregācijas gadījumā.
Šī reoloģiskā regulējamība tiek izmantota apdarē, kur regulēta cirkulācija un izlīdzināšana ir būtiska konsekventai plēves veidošanai.
Optiski, silīcija dioksīda sols ir caurspīdīgs pamanāmajā spektrā, jo fragmenti ir zem viļņa garuma, kas samazina gaismas izkliedi.
Šī atvērtība ļauj to izmantot caurspīdīgos pārklājumos, pretatstarojošās plēves, un optiskās līmvielas, neapdraudot estētisko kvalitāti.
Kad žāvē, iegūtā silīcija dioksīda plēve saglabā atvērtību, vienlaikus piedāvājot cietību, nodilumizturība, un termiskā stabilitāte līdz ~ 600 °C.
4. Rūpnieciskās un progresīvās lietojumprogrammas
4.1 Pārklājumi, Kompozītmateriāli, un Keramika
Silīcija dioksīds tiek rūpīgi izmantots papīra virsmas pārklājumos, audumi, tēraudi, un celtniecības materiāli, lai uzlabotu ūdensizturību, izturība pret skrāpējumiem, un noturība.
Papīra izmēros, tas uzlabo apdrukājamību un mitruma šķēršļus dzīvojamās telpās; rūpnīcas saistvielās, tas maina dabiskos sveķus ar videi draudzīgām neorganiskām alternatīvām, kas liešanas laikā viegli sadalās.
Kā silīcija stikla un keramikas priekštecis, silīcija dioksīda sols ļauj zemā temperatūrā izgatavot biezu, augstas tīrības elementi, izmantojot sol-gel apstrādi, novēršot kvarca augsto kušanas faktoru.
To izmanto arī finanšu ieguldījumu izplatīšanai, kur tas rada cietu, ugunsizturīgas veidnes ar lielu virsmas apdari.
4.2 Biomedicīnas, Katalītiskais, un enerģijas lietojumi
Biomedicīnā, silīcija dioksīda sols kalpo kā sistēma medikamentu izplatīšanas sistēmām, biosensori, un diagnostikas attēlveidošana, kur virsmas laukuma funkcionalizācija pieļauj mērķtiecīgu saistīšanu un regulētu atbrīvošanu.
Mezoporainās silīcija dioksīda nanodaļiņas (MSN), iegūts no šablona silīcija dioksīda sola, nodrošina augstu iepakošanas spēju un stimuliem reaģējošas atbrīvošanas ierīces.
Kā katalizatora palīdzība, silīcija dioksīda sols nodrošina lielas virsmas matricu tērauda nanodaļiņu paralizēšanai (piem., Pt, Au, Pd), dispersijas un katalītiskās efektivitātes palielināšana ķīmiskajās izmaiņās.
Enerģētikā, silīcija dioksīda sols tiek izmantots akumulatoru separatoros, lai uzlabotu termisko stabilitāti, gāzes šūnu membrānas slāņos, lai palielinātu protonu vadītspēju, un saules paneļu iekapsulatoros, lai aizsargātu pret mitrumu un mehānisko spriegumu.
Kopsavilkumā, silīcija dioksīds ir nanomateriāls, kas savieno molekulāro ķīmiju un makroskopisko veiktspēju.
Tā kontrolētā sintēze, noskaņojamās virsmas laukuma ķīmija, un elastīga apstrāde ļauj pārveidot lietojumprogrammas visās nozarēs, no ilgstošas ražošanas līdz izsmalcinātām medicīniskās aprūpes un elektroenerģijas sistēmām.
Attīstoties nanotehnoloģijai, silīcija dioksīda sols turpina darboties kā dizaina sistēma, lai padarītu gudru, daudzfunkcionāli koloidālie izstrādājumi.
5. Izplatītājs
Cabr-Concrete ir betona piedevu piegādātājs ar vairāk 12 gadu pieredze nanobūvju enerģijas saglabāšanā un nanotehnoloģiju attīstībā. Tas pieņem maksājumus ar kredītkarti, T/T, West Union un Paypal. TRUNNANO nosūtīs preces klientiem ārzemēs, izmantojot FedEx, DHL, pa gaisu, vai pa jūru. Ja meklējat augstas kvalitātes betona piedevu, lūdzu, sazinieties ar mums un nosūtiet pieprasījumu.
Tagi: silīcija dioksīda sols,koloidālais silīcija dioksīds,silīcija sols
Visi raksti un bildes ir no interneta. Ja ir kādas autortiesību problēmas, lūdzu, savlaicīgi sazinieties ar mums, lai dzēstu.
Jautājiet mums