Żel krzemionkowy to materiał szeroko stosowany w przemyśle, medycynie, przemyśle spożywczym i innych dziedzinach. Jego zróżnicowane właściwości fizyczne i chemiczne sprawiają, że odgrywa on ważną rolę w wielu zastosowaniach. Główne rodzaje żelu krzemionkowego to żel krzemionkowy pirogenizowany i żel krzemionkowy strącany. Niniejszy artykuł szczegółowo omawia różnice między tymi dwoma rodzajami żelu krzemionkowego, w tym metody ich otrzymywania, właściwości fizyczne i chemiczne oraz obszary zastosowań.
1. Sposób przygotowania
Żel krzemionkowy pirogeniczny
Żel krzemionkowy pirogeniczny jest przygotowywany metodą fazy gazowej (znaną również jako piroliza lub chemiczne osadzanie z fazy gazowej). Poszczególne kroki są następujące:
Surowce: Źródłem krzemu jest zwykle czterochlorek krzemu (SiCl4) lub silan (SiH4).
Proces: W środowisku o wysokiej temperaturze gaz źródłowy krzemu reaguje z tlenem lub amoniakiem, tworząc cząsteczki krzemionki, które są następnie chłodzone i zbierane w gazie obojętnym.
Wytrącony żel krzemionkowy
Żel krzemionkowy strącany jest przygotowywany metodą strącania (znaną również jako metoda mokra lub metoda fazy ciekłej). Poszczególne kroki są następujące:
Surowce: Źródłem krzemu jest zwykle roztwór krzemianu.
Proces: Poprzez dodanie roztworu kwasu lub zasady jony krzemianowe w roztworze krzemianowym ulegają reakcji wytrącania, tworząc żel krzemionkowy. Osad jest filtrowany, przemywany, suszony i kalcynowany w celu uzyskania produktu końcowego.
2. Właściwości fizyczne
Krzemionka pirogeniczna
Powierzchnia właściwa: Krzemionka pirogeniczna ma wyjątkowo dużą powierzchnię właściwą, zwykle wynoszącą 500–1000 m²/g, a nawet więcej.
Dystrybucja wielkości porów: Dystrybucja wielkości porów jest wąska, skoncentrowana głównie w zakresie mikroporów.
Wielkość cząstek: Wielkość cząstek jest niewielka, zwykle wynosi nanometry.
Kształt cząstek: cząstki kuliste lub zbliżone do kulistych.
Krzemionka strącana
Powierzchnia właściwa: Powierzchnia właściwa krzemionki strącanej jest niewielka, zwykle wynosi 100–500 m²/g.
Dystrybucja wielkości porów: Dystrybucja wielkości porów jest szeroka i obejmuje mikropory i mezopory.
Wielkość cząstek: Wielkość cząstek jest duża, zwykle wynosi mikrometry.
Kształt cząsteczki: Kształt nieregularny.
3. Właściwości chemiczne
Krzemionka pirogeniczna
Czystość: Ze względu na wysoką temperaturę i środowisko gazu obojętnego podczas procesu przygotowywania, czystość krzemionki pirogenicznej jest wysoka, a zawartość zanieczyszczeń jest wyjątkowo niska.
Stabilność chemiczna: Posiada doskonałą stabilność chemiczną i nie reaguje łatwo z innymi substancjami chemicznymi.
Wytrącony żel krzemionkowy
Czystość: Czystość wytrąconego żelu krzemionkowego jest stosunkowo niska i może zawierać zanieczyszczenia wprowadzane w procesie przygotowania.
Stabilność chemiczna: Stabilność chemiczna jest dobra, jednak nie tak dobra jak w przypadku żelu krzemionkowego.
4. Obszary zastosowań
Żel krzemionkowy pirogeniczny
Nośnik katalizatora: Ze względu na dużą powierzchnię właściwą i mały rozmiar porów, żel krzemionkowy pirogeniczny jest powszechnie stosowany jako nośnik katalizatora.
Adsorbent: Jako wysokowydajny adsorbent stosowany w oczyszczaniu gazów i cieczy.
Materiały wysokiej klasy: Stosowane do przygotowywania wysokiej klasy materiałów elektronicznych i optycznych.
Wytrącony żel krzemionkowy
Środek pochłaniający wilgoć: Ze względu na dobre właściwości higroskopijne, jako środek pochłaniający wilgoć często stosuje się strącany żel krzemionkowy.
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 znaczące różnice między żelem krzemionkowym pirogenicznym a żelem krzemionkowym strącanym pod względem metod otrzymywania, właściwości fizycznych, właściwości chemicznych oraz obszarów zastosowań. Żel krzemionkowy pirogeniczny zajmuje ważne miejsce w zastosowaniach zaawansowanych ze względu na dużą powierzchnię właściwą, doskonałą czystość i stabilność chemiczną, natomiast 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 najbardziej odpowiedniego materiału do danego zastosowania, spełniającego określone potrzeby.
Czas publikacji: 07-12-2024