Żel krzemionkowy jest materiałem szeroko stosowanym w przemyśle, medycynie, żywności i innych dziedzinach. Jego różnorodne właściwości fizyczne i chemiczne sprawiają, że odgrywa on ważną rolę w różnych zastosowaniach. Główne rodzaje żelu krzemionkowego obejmują żel krzemionkowy koloidalny i żel krzemionkowy strącany. W tym artykule szczegółowo zbadamy różnice między tymi dwoma rodzajami żelu krzemionkowego, w tym metody ich wytwarzania, właściwości fizyczne, właściwości chemiczne i obszary zastosowań.
1. Metoda przygotowania
Zmatowiony żel krzemionkowy
Żel krzemionkowy pirolityczny wytwarza się metodą w fazie gazowej (znaną również jako piroliza lub chemiczne osadzanie z fazy gazowej). Konkretne kroki są następujące:
Surowce: Źródłem krzemu jest zazwyczaj czterochlorek krzemu (SiCl4) lub silan (SiH4).
Proces: W środowisku o wysokiej temperaturze gaz źródłowy krzemu reaguje z tlenem lub amoniakiem, tworząc cząstki krzemionki, które następnie schładza się i gromadzi w gazie obojętnym.
Wytrącony żel krzemionkowy
Wytrącony żel krzemionkowy wytwarza się metodą strącania (zwaną także metodą mokrą lub metodą fazy ciekłej). Konkretne kroki są następujące:
Surowce: Źródłem krzemu jest zwykle roztwór krzemianu.
Proces: Po dodaniu roztworu kwasu lub zasady jony krzemianowe w roztworze krzemianu ulegają reakcji wytrącania, w wyniku której powstaje żel krzemionkowy. Osad odsącza się, przemywa, suszy i kalcynuje, otrzymując produkt końcowy.
2. Właściwości fizyczne
Zmatowiona krzemionka
Powierzchnia właściwa: Krzemionka koloidalna ma niezwykle dużą powierzchnię właściwą, zwykle pomiędzy 500-1000 m²/g lub nawet wyższą.
Rozkład wielkości porów: Rozkład wielkości porów jest wąski i koncentruje się głównie w zakresie mikroporów.
Rozmiar cząstek: Rozmiar cząstek jest mały, zwykle nanometrów.
Kształt cząstek: Cząstki kuliste lub prawie kuliste.
Wytrącona krzemionka
Powierzchnia właściwa: Powierzchnia właściwa krzemionki strąconej jest niska, zwykle pomiędzy 100-500 m²/g.
Rozkład wielkości porów: Rozkład wielkości porów jest szeroki i obejmuje mikropory i mezopory.
Rozmiar cząstek: Rozmiar cząstek jest duży, zwykle mikrometrów.
Kształt cząstek: Kształt nieregularny.
3. Właściwości chemiczne
Zmatowiona krzemionka
Czystość: Ze względu na wysoką temperaturę i środowisko gazu obojętnego podczas procesu przygotowania, czystość koloidalnej krzemionki jest wysoka, a zawartość zanieczyszczeń jest wyjątkowo niska.
Stabilność chemiczna: Ma doskonałą stabilność chemiczną i nie jest łatwo reagować z innymi chemikaliami.
Wytrącony żel krzemionkowy
Czystość: Czystość wytrąconego żelu krzemionkowego jest stosunkowo niska i może zawierać zanieczyszczenia wprowadzone w procesie przygotowania.
Stabilność chemiczna: Stabilność chemiczna jest dobra, ale nie tak dobra jak w przypadku żelu krzemionkowego.
4. Obszary zastosowań
Zmatowiony żel krzemionkowy
Nośnik katalizatora: Ze względu na dużą powierzchnię właściwą i mały rozmiar porów, żel krzemionkowy koloidalny jest szeroko stosowany jako nośnik katalizatora.
Adsorbent: Jako wysokowydajny adsorbent w oczyszczaniu gazów i cieczy.
Materiały wysokiej klasy: używane do przygotowania wysokiej klasy materiałów elektronicznych i materiałów optycznych.
Wytrącony żel krzemionkowy
Środek osuszający: Ze względu na dobrą higroskopijność strącany żel krzemionkowy jest często stosowany jako środek osuszający.
Wypełniacz: stosowany jako wypełniacz w gumie i tworzywach sztucznych w celu poprawy właściwości mechanicznych materiału.
Dodatki do żywności: Stosowane jako środek przeciwzbrylający i środek regulujący reologię w przemyśle spożywczym.
Wniosek
Istnieją znaczne różnice pomiędzy żelem krzemionkowym koloidalnym a żelem krzemionkowym strącanym pod względem metod przygotowania, właściwości fizycznych, właściwości chemicznych i obszarów zastosowań. Żel krzemionkowy koloidalny zajmuje ważną pozycję w zastosowaniach wysokiej klasy ze względu na dużą powierzchnię właściwą, doskonałą czystość i stabilność chemiczną, podczas gdy żel krzemionkowy strącany odgrywa rolę w szerokim zakresie zastosowań dzięki swojej opłacalności i wszechstronności. Zrozumienie różnic między tymi dwoma rodzajami silikonu może pomóc w wyborze najodpowiedniejszego materiału w danym zastosowaniu, spełniającego określone potrzeby.
Czas publikacji: 7 grudnia 2024 r