1. Osnove kemije silicijevega dioksida in koloidne stabilnosti
1.1 Sestava in morfologija delcev
(Silicijeva sol)
Silicijev dioksid je varna koloidna difuzija, vključno z amorfnim silicijevim dioksidom (SiO ₂) nanodelci, običajno v razponu od 5 do 100 nanometrov v premeru, na čakanju v fazi tekočine– najpogosteje vodo.
Ti nanodelci so sestavljeni iz tridimenzionalne mreže SiO ₄ tetraedrov, ustvarjanje porozne in visoko reaktivne površine, bogate s silanolom (in– OH) ekipe, ki nadzorujejo medfazne navade.
Solno stanje je termodinamično metastabilno, zadržuje elektrostatično odbijanje med nabitimi delci; površinska pristojbina se razvije iz ionizacije silanolnih skupin, ki deprotonirajo nad pH ~ 2– 3, ustvarjajo negativno nabite fragmente, ki se med seboj branijo.
Oblika delcev je običajno okrogla, čeprav lahko težave s sintezo vplivajo na težnje zbiranja in nakupe na kratke razdalje.
Visoko razmerje med površino in prostornino– pogosto presega 100 m DVA/g– naredi silicijev dioksid izjemno odziven, kar omogoča močne interakcije s polimeri, kovine, in organske molekule.
1.2 Stabilizacijske naprave in menjava geliranja
Koloidno stabilnost v silicijevem solu nadzira predvsem ravnovesje med van der Waalsovimi pritiski, ki pritegnejo pozornost, in elektrostatičnim odbojem, opisuje DLVO (Derjaguin– Landau– skrbi– Overbeek) teorija.
Pri nizki ionski vzdržljivosti in vrednosti pH nad izoelektrično točko (~ pH 2), zeta zmogljivost bitov je dovolj neugodna, da zaustavi združevanje.
Vendar, dodajanje elektrolitov, sprememba pH proti nevtralnosti, ali razpršitev topil lahko preseje stroške površine, zmanjšati odbojnost, in povzročijo koalescenco bitov, vodi do geliranja.
Geliranje vključuje nastanek tridimenzionalne mreže skozi siloksan (in– O– in) nastanek vezi med sosednjimi fragmenti, spreminjanje tekočega sola v trdo, prepusten kserogel po sušenju.
Ta sol-gel premik je v nekaterih sistemih reverzibilen, vendar običajno vodi do nepopravljivih strukturnih sprememb., ustvarjanje podlage za inovativno proizvodnjo keramike in kompozitov.
2. Sintezne poti in nadzor procesa
( Silicijeva sol)
2.1 Stöberjeva tehnika in nadzorovana rast
Najpogosteje priznana metoda za ustvarjanje monodisperznega silicijevega sola je Stöberjev postopek, nastala v 1968, ki vključuje hidrolizo in kondenzacijo alkoksisilanov– običajno tetraetil ortosilikat (TEOS)– v alkoholnem orodju z vodno raztopino amoniaka kot katalizatorja.
Z natančno regulacijo parametrov, kot je razmerje med vodo in TEOS, koncentracija amoniaka, sestava topila, in raven odzivne temperature, velikost fragmenta je mogoče ponovljivo nastaviti od ~ 10 nm do več 1 µm z ozkim kroženjem dimenzij.
Sistem se nadaljuje z nukleacijo, ki jo drži difuzijsko omejen razvoj, kjer silanolne skupine kondenzirajo, da razvijejo siloksanske vezi, kopičenje silicijevega ogrodja.
Ta pristop je primeren za aplikacije, ki zahtevajo enotne sferične fragmente, kot so kromatografski nosilci, kalibracijske zahteve, in fotonskih kristalov.
2.2 Tečaji kislinsko katalizirane in biološke sinteze
Alternativne tehnike sinteze vključujejo kislinsko katalizirano hidrolizo, ki daje prednost linearni kondenzaciji in povzroča še več polidisperznih ali agregiranih bitov, se običajno uporablja v komercialnih vezivih in slojih.
Kisli pogoji (pH 1– 3) spodbujajo počasnejšo hidrolizo, vendar hitrejšo kondenzacijo med protoniranimi silanoli, povzročajo nepravilne ali verižne strukture.
Ekstra v zadnjem času, dejansko so se pojavile bioinspirirane strategije in strategije zelene sinteze, z uporabo silikateinskih encimov ali rastlinskih izvlečkov za obarjanje silicijevega dioksida v okoljskih težavah, zmanjšanje porabe energije in kemičnih odpadkov.
Ti trajni pristopi postajajo vse bolj zanimivi za biomedicinske in ekološke aplikacije, kjer sta čistost in biokompatibilnost bistveni.
Nadalje, industrijski silicijev dioksid se običajno ustvari s postopki ionske izmenjave iz raztopin natrijevega silikata, z elektrodializo, da se odstranijo alkalijski ioni in stabilizira koloid.
3. Praktična bivališča in medfazne navade
3.1 Površinska reaktivnost in tehnike spreminjanja
Površino nanodelcev silicijevega dioksida v solu nadzirajo silanolne ekipe, ki lahko sodelujejo pri vodikovi vezi, adsorpcija, in kovalentno cepljenje z organosilani.
Sprememba površine z uporabo kombiniranih predstavnikov, kot je 3-aminopropiltrietoksisilan (PRIMERNO) ali metiltrimetoksisilan predstavlja funkcionalne skupine (npr.– NH DVA,– CH ₃) ki spreminjajo hidrofilnost, reaktivnost, in združljivost z naravnimi matricami.
Te modifikacije omogočajo, da silicijev dioksid služi kot kompatibilizator v mešanih organsko-anorganskih spojinah, povečanje difuzije v polimerih in izboljšanje mehanskih, termični, ali domove s pregradami.
Nemodificirani silicijev dioksid ima močno hidrofilnost, zaradi česar je popoln za tekoče sisteme, spremenjene različice pa je mogoče razpršiti v nepolarnih topilih za posebne plasti in črnila.
3.2 Reološke in optične lastnosti
Difuzije silicijevega dioksida običajno kažejo navade Newtonovega kroženja pri zmanjšanem fokusu, vendar se viskoznost poveča z obremenitvijo drobcev in se lahko spremeni v strižno redčenje pri visoki vsebnosti trdnih snovi ali delnem združevanju.
Ta reološka nastavljivost je izkoriščena pri zaključkih, kjer sta regulirana cirkulacija in izravnava bistvena za dosledno tvorbo filma.
Optično, silicijev dioksid je v opaznem spektru prozoren zaradi velikosti fragmentov pod valovno dolžino, ki zmanjšuje sipanje svetlobe.
Ta odprtost omogoča uporabo v prozornih oblogah, antirefleksne folije, in optična lepila brez ogrožanja estetske kakovosti.
Ko se posuši, nastali film silicijevega dioksida ohranja odprtost, hkrati pa nudi trdoto, odpornost proti obrabi, in toplotno stabilnost do ~ 600 ° C.
4. Industrijske in napredne aplikacije
4.1 Premazi, Kompoziti, in keramika
Silicijev dioksid se temeljito uporablja v površinskih premazih za papir, tkanine, jekla, in gradbeni materiali za izboljšanje vodoodpornosti, odpornost na praske, in odpornost.
Pri velikosti papirja, izboljša tiskanje in stanovanjske lastnosti, ki preprečujejo vlago; v tovarniških registratorjih, spreminja naravne smole z okolju prijaznimi anorganskimi alternativami, ki se zlahka razgradijo med ulivanjem.
Kot predhodnik kremenčevega stekla in keramike, silikagel omogoča nizkotemperaturno izdelavo debel, elementov visoke čistosti s sol-gel obdelavo, preprečevanje visokega faktorja taljenja kremena.
Uporablja se tudi pri širjenju finančnih naložb, kjer ustvarja trdno, ognjevzdržni kalupi z veliko površino.
4.2 Biomedicinski, Katalitično, in energetske aplikacije
V biomedicini, silicijev dioksid služi kot sistem za distribucijske sisteme zdravil, biosenzorji, in diagnostično slikanje, kjer površinska funkcionalizacija omogoča ciljno vezavo in regulirano sproščanje.
Mezoporozni nanodelci silicijevega dioksida (MSN-ji), pridobljen iz šablonskega silicijevega dioksida, zagotavljajo visoko sposobnost pakiranja in sprostitvene naprave, ki se odzivajo na dražljaje.
Kot pomoč pri katalizatorju, silicijev dioksid daje matrico z veliko površino za paralizacijo jeklenih nanodelcev (npr., Pt, Au, Pd), povečanje disperzije in katalitske učinkovitosti pri kemičnih spremembah.
V energiji, Silicijev dioksid se uporablja v separatorjih baterij za izboljšanje toplotne stabilnosti, v membranskih plasteh plinskih celic za povečanje protonske prevodnosti, in v inkapsulantih solarnih panelov za zaščito pred mokroto in mehanskimi napetostmi.
V povzetku, silicijev dioksid predstavlja temeljni nanomaterial, ki povezuje molekularno kemijo in makroskopsko delovanje.
Njegova kontrolirana sinteza, nastavljiva kemija površin, in prilagodljivo upravljanje omogočata transformativne aplikacije v vseh sektorjih, od trajne proizvodnje do sofisticirane medicinske oskrbe in energetskih sistemov.
Z napredkom nanotehnologije, silicijev dioksid še naprej deluje kot oblikovalski sistem za pametno izdelavo, multifunkcionalni koloidni izdelki.
5. Distributer
Cabr-Beton je dobavitelj dodatkov za beton z nad 12 dolgoletne izkušnje pri varčevanju z energijo v nanogradnjah in razvoju nanotehnologije. Sprejema plačilo s kreditno kartico, T/T, West Union in Paypal. TRUNNANO bo blago poslal strankam v tujino prek FedExa, DHL, po zraku, ali po morju. Če iščete visoko kakovostne dodatke za beton, vas prosimo, da nas kontaktirate in pošljete povpraševanje.
Oznake: kremenčev sol,koloidni silicijev dioksid sol,silicijev sol
Vsi članki in slike so iz interneta. Če obstajajo težave z avtorskimi pravicami, za brisanje nas pravočasno kontaktirajte.
Povprašajte nas