1. Základy chémie oxidu kremičitého a koloidnej stability
1.1 Make-up a morfológia častíc
(Silica Sol)
Silica sol je bezpečná koloidná difúzia vrátane amorfného oxidu kremičitého (SiO₂) nanočastice, zvyčajne v rozmedzí od 5 do 100 nanometrov v priemere, podržať v tekutom štádiu– najčastejšie voda.
Tieto nanočastice sú tvorené trojrozmernou sieťou SiO ₄ tetraédra, vytvára poréznu a vysoko reaktívnu povrchovú plochu bohatú na silanol (A– OH) tímy, ktoré kontrolujú návyky rozhrania.
Stav sólu je termodynamicky metastabilný, udržiavané elektrostatickým odpudzovaním medzi nabitými časticami; poplatok za povrchovú plochu vzniká ionizáciou silanolových skupín, ktoré deprotonujú nad pH ~ 2– 3, generovanie negatívne nabitých fragmentov, ktoré sa navzájom odpudzujú.
Tvar častíc je zvyčajne okrúhly, aj keď problémy so syntézou môžu ovplyvniť zhromažďovacie tendencie a nákupy na krátke vzdialenosti.
Vysoký pomer povrchovej plochy k objemu– často prekračujúce 100 m DVA/ g– robí oxid kremičitý sol výnimočne citlivý, čo umožňuje silné interakcie s polymérmi, kovy, a organické molekuly.
1.2 Stabilizačné zariadenia a zmena gélu
Koloidná stabilita v sóle oxidu kremičitého je primárne riadená rovnováhou medzi van der Waalsovými pútavými tlakmi a elektrostatickým odpudzovaním, opísaný DLVO (Derjaguin– Landau– Starosť– Overbeek) teória.
Pri nízkej iónovej výdrži a hodnote pH nad izoelektrickým bodom (~ pH 2), zeta kapacita bitov je primerane nepriaznivá na zastavenie agregácie.
Avšak, pridávanie elektrolytov, zmena pH smerom k neutralite, alebo rozptyl rozpúšťadla môže kontrolovať náklady na plochu, minimalizovať odpudzovanie, a spôsobiť bitovú koalescenciu, čo vedie k gélovateniu.
Gélácia znamená vytvorenie trojrozmernej siete prostredníctvom siloxánu (A– O– A) vytváranie väzieb medzi susednými fragmentmi, zmena tekutého sólu na tuhý, po vyschnutí priepustný xerogél.
Tento sol-gélový posun je v niektorých systémoch reverzibilný, ale normálne vedie k nezvratným štrukturálnym modifikáciám, vytvára základ pre inovatívnu výrobu keramiky a kompozitov.
2. Syntézne cesty a riadenie procesov
( Silica Sol)
2.1 Stöberova technika a riadený rast
Najbežnejšie uznávanou metódou na vytvorenie monodisperzného kremičitého sólu je Stöberov proces, vytvorené v 1968, ktorý zahŕňa hydrolýzu a kondenzáciu alkoxysilánov– normálne tetraetylortosilikát (TEOS)– v alkoholovom nástroji s vodným amoniakom ako katalyzátorom.
Presnou reguláciou parametrov, ako je pomer vody a TEOS, koncentrácia amoniaku, zloženie rozpúšťadla, a úroveň teploty odozvy, veľkosť fragmentu možno reprodukovateľne vyladiť od ~ 10 nm až nad 1 µm s úzkym rozmerom obehu.
Systém pokračuje prostredníctvom nukleácie, na ktorú sa pridržiava vývoj obmedzený na difúziu, kde silanolové skupiny kondenzujú za vzniku siloxánových väzieb, akumulujúcu kremičitú kostru.
Tento prístup je vhodný pre aplikácie vyžadujúce rovnomerné sférické fragmenty, ako sú chromatografické nosiče, požiadavky na kalibráciu, a fotonické kryštály.
2.2 Kurzy biologickej syntézy a kyseliny katalyzovanej
Alternatívne techniky syntézy zahŕňajú kyslo katalyzovanú hydrolýzu, čo podporuje lineárnu kondenzáciu a spôsobuje ešte viac polydisperzných alebo agregovaných bitov, zvyčajne používané v komerčných spojivách a vrstvách.
Kyslé podmienky (pH 1– 3) podporujú pomalšiu hydrolýzu, avšak rýchlejšiu kondenzáciu medzi protónovanými silanolmi, vytvárajú nepravidelné alebo reťazovité štruktúry.
V poslednej dobe extra, Stratégie bioinšpirovanej a zelenej syntézy sa skutočne objavili, použitím silikátových enzýmov alebo rastlinných extraktov na vyzrážanie oxidu kremičitého pri okolitých problémoch, minimalizácia spotreby energie a chemického odpadu.
Tieto trvalé prístupy sa stávajú predmetom záujmu pre biomedicínske a ekologické aplikácie, kde je nevyhnutná čistota a biokompatibilita.
Ďalej, priemyselný kremičitý sól sa zvyčajne vyrába pomocou postupov iónovej výmeny z roztokov kremičitanu sodného, priľne elektrodialýzou na odstránenie alkalických iónov a stabilizáciu koloidu.
3. Praktické pobyty a návyky rozhrania
3.1 Reaktivita povrchu a techniky modifikácie
Povrch nanočastíc oxidu kremičitého v sóle kontrolujú silanolové tímy, ktoré sa môžu podieľať na vodíkových väzbách, adsorpcia, a kovalentné očkovanie organosilánmi.
Zmena povrchovej plochy s využitím kombinujúcich zástupcov, ako je 3-aminopropyltrietoxysilán (VHODNÉ) alebo metyltrimetoxysilán predstavuje funkčné tímy (napr.– NH TWO,– CH ₃) ktoré menia hydrofilitu, reaktivita, a kompatibilita s prírodnými matricami.
Tieto modifikácie umožňujú sólu oxidu kremičitého slúžiť ako kompatibilizátor v krížených organicko-anorganických zlúčeninách, zvýšenie difúzie v polyméroch a zlepšenie mechanického, tepelný, alebo bariérové domy.
Nemodifikovaný sól oxidu kremičitého vykazuje silnú hydrofilnosť, vďaka čomu je ideálny pre kvapalné systémy, zatiaľ čo zmenené verzie môžu byť dispergované v nepolárnych rozpúšťadlách pre špeciálne vrstvy a atramenty.
3.2 Reologické a optické vlastnosti
Difúzie oxidu kremičitého typicky vykazujú newtonovské cirkulačné návyky pri zníženom ohnisku, viskozita sa však zvyšuje pri zaťažení fragmentmi a môže sa zmeniť na strihové riedenie pri vysokom obsahu pevných látok alebo čiastočnej agregácii.
Táto reologická laditeľnosť sa využíva pri povrchových úpravách, kde je regulovaná cirkulácia a vyrovnávanie nevyhnutné pre konzistentnú tvorbu filmu.
Opticky, kremičitý sól je transparentný v viditeľnom spektre v dôsledku veľkosti fragmentov pod vlnovou dĺžkou, čo znižuje rozptyl svetla.
Táto otvorenosť umožňuje jeho použitie v čírych krytinách, antireflexné fólie, a optické lepidlá bez ohrozenia estetickej kvality.
Po vysušení, výsledný oxid kremičitý film zachováva otvorenosť a zároveň ponúka tvrdosť, odolnosť proti oderu, a tepelná stabilita až ~ 600 °C.
4. Priemyselné a pokročilé aplikácie
4.1 Nátery, Kompozity, a Keramika
Silica sol sa dôkladne používa v povrchových náteroch papiera, tkaniny, ocele, a stavebné materiály na zlepšenie odolnosti voči vode, odolnosť proti poškriabaniu, a odolnosť.
Vo veľkosti papiera, zvyšuje schopnosť tlače a vlhkosť prekáža obytným nehnuteľnostiam; v továrenských viazačoch, mení prírodné živice za ekologické anorganické alternatívy, ktoré sa počas odlievania ľahko rozkladajú.
Ako predchodca kremičitého skla a keramiky, kremičitý sól umožňuje nízkoteplotnú výrobu tl, prvky vysokej čistoty prostredníctvom spracovania sol-gel, zabraňuje vysokému faktoru topenia kremeňa.
Využíva sa aj pri rozširovaní finančných investícií, kde vytvára pevné, žiaruvzdorné formy s veľkou povrchovou úpravou.
4.2 Biomedicínske, Katalytický, a energetické aplikácie
V biomedicíne, silica sol slúži ako systém pre systémy distribúcie liekov, biosenzory, a diagnostické zobrazovanie, kde funkcionalizácia povrchovej plochy umožňuje cielenú väzbu a regulované uvoľňovanie.
Mezoporézne nanočastice oxidu kremičitého (MSN), odvodené od templátovaného sólu oxidu kremičitého, poskytujú vysokú zbaľovaciu schopnosť a uvoľňovacie zariadenia reagujúce na podnety.
Ako pomocný katalyzátor, kremičitý sól poskytuje matricu s veľkou povrchovou plochou na paralyzovanie oceľových nanočastíc (napr., Pt, Au, Pd), zvýšenie disperzie a katalytickej účinnosti pri chemických zmenách.
V energetike, kremičitý sol sa používa v separátoroch batérií na zvýšenie tepelnej stability, vo vrstvách membrán plynových buniek na zvýšenie protónovej vodivosti, a v zapuzdrení solárnych panelov na ochranu proti vlhkosti a mechanickému napätiu.
V rekapitulácii, silica sol predstavuje základný nanomateriál, ktorý spája molekulárnu chémiu a makroskopický výkon.
Jeho riadená syntéza, laditeľná povrchová chémia, a flexibilná manipulácia umožňuje transformačné aplikácie v rámci sektorov, od trvalej výroby až po sofistikovanú zdravotnú starostlivosť a energetické systémy.
Ako nanotechnológia napreduje, oxid kremičitý sol naďalej funguje ako dizajnový systém na výrobu smart, multifunkčné koloidné produkty.
5. Distribútor
Cabr-Concrete je dodávateľom prísad do betónu s nad 12 roky skúseností v oblasti šetrenia energie v nanostavbách a vývoja nanotechnológií. Prijíma platby prostredníctvom kreditnej karty, T/T, West Union a Paypal. TRUNNANO doručí tovar zákazníkom do zámoria prostredníctvom FedEx, DHL, letecky, alebo po mori. Ak hľadáte kvalitnú prísadu do betónu, neváhajte nás kontaktovať a pošlite dopyt.
Tagy: oxid kremičitý sol,koloidný oxid kremičitý sol,kremíkový sol
Všetky články a obrázky sú z internetu. Ak existujú nejaké problémy s autorskými právami, kontaktujte nás včas na odstránenie.
Opýtajte sa nás