I
120 Глава 1 Распространение, растворение и осаждение кремнезема
12I
по адсорбционному методу БЭТ, будет очень низкой. Если же свойств поверхности. Все нерастворимые оксиды металлов и сивначале частицы золя выращиваются до размера 3 — 4 нм, а за- ликаты, включая большинство огнеупорных материалов и стетем высушиваются таким же способом, то получается схожий кол, по-видимому, будут восприимчивы к мономерному кремне- по внешнему виду слой стекловидного прозрачного геля, кото- зему после удаления следов органических жирных кислот, порый имеет удельную поверхность 800 — 900 м2/г (по методу БЭТ). стоянно загрязняющих их поверхности. Как только подобная Однако слой геля, приготовленный по первому способу, яв- восприимчивая поверхность погружается в пересыщенный расляется пористым по отношению к небольшим молекулам воды, твор кремнезема, на ней сразу же адсорбируется монослой крем- и поэтому такой гель не равноценен кварцевому стеклу. незема, вероятно в виде силикат-ионов.
С другой стороны, образующийся при молекулярном осажде- Очевидно, что мономерный кремнезем будет осаждаться из нии твердый кремнезем почти совсем не содержит адсорбиро- пересыщенного раствора на твердую поверхность со скоростью, ванную воду (или содержит очень мало) и имеет небольшое которая возрастает с повышением степени пересыщения. Так количество силанольных групп в объеме образца. Такой крем- как реакция конденсации катализируется гидроксил-ионами, то незем очень схож с кварцевым стеклом, или «плавленым квар- осаждение всегда происходит при рН)8 и ускоряется с возрацем», как его еще часто, правда ошибочно, называют. станием рН. Присутствие электролита, такого, как хлорид натрия, несомненно, также будет влиять на процесс осаждения.
По мере растворения электролита (по отмеченным выше причиСкорость осаждения мономерного кремнезема нам) скорость осаждения будет возрастать.
С другой стороны, имеются верхние пределы указанных факСледует с самого начала подчеркнуть, что независимо от ма- торов, накладывающие практические ограничения на скорость териала подложки, на которой осаждается мономерный кремне- осаждения при заданном типе подложки. Если концентрация зем, после того как завершена адсорбция мономолекулярного мономерного кремнезема слишком высока, то он будет самопрослоя кремнезема, дальнейшее отложение всегда происходит на извольно полимеризоваться образуя частицы или зародыши на уже сформировавшейся кремнеземной поверхности. Следова- которых мономерный кремнезем будет также осаждаться. По- тельно, очевидно, что с самого начала подложка должна быть скольку эти зародышевые частицы имеют очень высокое значевосприимчива к осаждению мономерного кремнезема при зна- ние удельной поверхности, то вследствие их образования основчениях рН 8 — 10, когда процесс осаждения становится возмож- ная часть растворимого кремнезема будет осаждаться не только ным. Ясно, что гидрофобные поверхности не восприимчивы на подложке, но и на таких коллоидных частицах.
к осаждению мономерного кремнезема и их следует превратить Показатель концентрации водородных ионов рН не должен в гидрофильные за счет адсорбции поверхностно-активного ве- превышать -11, ибо в таком случае весь кремнезем перейдет щества катионного типа или соответствующего полимера или в состояние растворимого силиката. Но рН не должен быть каким-либо иным способом. Отрицательно заряженные поверх- и ниже 8, так как в противном случае скорость осаждения будет ности (например, ионообменных пленок анионного типа, карбо- малой. Также, если концентрация электролита слишком высока, ксиметилцеллюлозы или полимеров, имеющих окисленную— например 0,2 н., адсорбированные гидратированные ионы мекарбоксилированную — поверхность) не восприимчивы к оса- таллов будут удерживаться в осажденном кремнеземе. При их ;кдению. Однако с помощью хорошо известных методов, приме- удалении в растворе с низким рН в нем образуются микропоры; няемых для подготовки поверхностей к осаждению металлов, 0,2 н. растворы солей натрия ускоряют этот процесс.
например обработкой раствором дихлорида олова, могут быть Хотя предполагают, что монокремневая кислота St(OH)( приготовлены поверхности, восприимчивые к осаждению крем- представляет собой именно то вещество, которое в действительнезема. Можно также применить обработку протравами — мно- ности осаждается, для осаждения можно использовать и «активгоосновными солями металлов, например железа или алюминия, ный кремнезем» в форме поликремневых кислот с низкой моле- которые, как известно, изменяют заряд отрицательно заряжен- кулярной массой (включая чрезвычайно небольшие по размеру ных поверхностей на противоположный (положительный) . коллоидные частицы). Подобные небольшие частицы в высокой
Нейтральные гидрофильные поверхности, такие, как поверх- степени растворимы и находятся в состоянии равновесия с конность целлюлозы, недостаточно восприимчивы к осаждению мо- центрированным раствором St(OH)(, который сильно пересы- номерного кремнезема, но, однако, обработка стандартными не- щен по отношению к частицам больших размеров или к плоским органическими протравами приводит к образованию требуемых поверхностям.
120 Глава 1 Распространение, растворение и осаждение кремнезема
12I
по адсорбционному методу БЭТ, будет очень низкой. Если же свойств поверхности. Все нерастворимые оксиды металлов и сивначале частицы золя выращиваются до размера 3 — 4 нм, а за- ликаты, включая большинство огнеупорных материалов и стетем высушиваются таким же способом, то получается схожий кол, по-видимому, будут восприимчивы к мономерному кремне- по внешнему виду слой стекловидного прозрачного геля, кото- зему после удаления следов органических жирных кислот, порый имеет удельную поверхность 800 — 900 м2/г (по методу БЭТ). стоянно загрязняющих их поверхности. Как только подобная Однако слой геля, приготовленный по первому способу, яв- восприимчивая поверхность погружается в пересыщенный расляется пористым по отношению к небольшим молекулам воды, твор кремнезема, на ней сразу же адсорбируется монослой крем- и поэтому такой гель не равноценен кварцевому стеклу. незема, вероятно в виде силикат-ионов.
С другой стороны, образующийся при молекулярном осажде- Очевидно, что мономерный кремнезем будет осаждаться из нии твердый кремнезем почти совсем не содержит адсорбиро- пересыщенного раствора на твердую поверхность со скоростью, ванную воду (или содержит очень мало) и имеет небольшое которая возрастает с повышением степени пересыщения. Так количество силанольных групп в объеме образца. Такой крем- как реакция конденсации катализируется гидроксил-ионами, то незем очень схож с кварцевым стеклом, или «плавленым квар- осаждение всегда происходит при рН)8 и ускоряется с возрацем», как его еще часто, правда ошибочно, называют. станием рН. Присутствие электролита, такого, как хлорид натрия, несомненно, также будет влиять на процесс осаждения.
По мере растворения электролита (по отмеченным выше причиСкорость осаждения мономерного кремнезема нам) скорость осаждения будет возрастать.
С другой стороны, имеются верхние пределы указанных факСледует с самого начала подчеркнуть, что независимо от ма- торов, накладывающие практические ограничения на скорость териала подложки, на которой осаждается мономерный кремне- осаждения при заданном типе подложки. Если концентрация зем, после того как завершена адсорбция мономолекулярного мономерного кремнезема слишком высока, то он будет самопрослоя кремнезема, дальнейшее отложение всегда происходит на извольно полимеризоваться образуя частицы или зародыши на уже сформировавшейся кремнеземной поверхности. Следова- которых мономерный кремнезем будет также осаждаться. По- тельно, очевидно, что с самого начала подложка должна быть скольку эти зародышевые частицы имеют очень высокое значевосприимчива к осаждению мономерного кремнезема при зна- ние удельной поверхности, то вследствие их образования основчениях рН 8 — 10, когда процесс осаждения становится возмож- ная часть растворимого кремнезема будет осаждаться не только ным. Ясно, что гидрофобные поверхности не восприимчивы на подложке, но и на таких коллоидных частицах.
к осаждению мономерного кремнезема и их следует превратить Показатель концентрации водородных ионов рН не должен в гидрофильные за счет адсорбции поверхностно-активного ве- превышать -11, ибо в таком случае весь кремнезем перейдет щества катионного типа или соответствующего полимера или в состояние растворимого силиката. Но рН не должен быть каким-либо иным способом. Отрицательно заряженные поверх- и ниже 8, так как в противном случае скорость осаждения будет ности (например, ионообменных пленок анионного типа, карбо- малой. Также, если концентрация электролита слишком высока, ксиметилцеллюлозы или полимеров, имеющих окисленную— например 0,2 н., адсорбированные гидратированные ионы мекарбоксилированную — поверхность) не восприимчивы к оса- таллов будут удерживаться в осажденном кремнеземе. При их ;кдению. Однако с помощью хорошо известных методов, приме- удалении в растворе с низким рН в нем образуются микропоры; няемых для подготовки поверхностей к осаждению металлов, 0,2 н. растворы солей натрия ускоряют этот процесс.
например обработкой раствором дихлорида олова, могут быть Хотя предполагают, что монокремневая кислота St(OH)( приготовлены поверхности, восприимчивые к осаждению крем- представляет собой именно то вещество, которое в действительнезема. Можно также применить обработку протравами — мно- ности осаждается, для осаждения можно использовать и «активгоосновными солями металлов, например железа или алюминия, ный кремнезем» в форме поликремневых кислот с низкой моле- которые, как известно, изменяют заряд отрицательно заряжен- кулярной массой (включая чрезвычайно небольшие по размеру ных поверхностей на противоположный (положительный) . коллоидные частицы). Подобные небольшие частицы в высокой
Нейтральные гидрофильные поверхности, такие, как поверх- степени растворимы и находятся в состоянии равновесия с конность целлюлозы, недостаточно восприимчивы к осаждению мо- центрированным раствором St(OH)(, который сильно пересы- номерного кремнезема, но, однако, обработка стандартными не- щен по отношению к частицам больших размеров или к плоским органическими протравами приводит к образованию требуемых поверхностям.
Комментариев нет:
Отправить комментарий