Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Осаждение под повышенным давлением (гетермальный синтез).

Синтез протекает при температуре более 100⁰С. В зависимости от температуры давление паров в системе отличается. Чем больше температура, тем больше давление в системе. Для аппаратурного оформления данного способа осаждения используются автоклавы – аппараты, работающие под давлением. Величина создаваемого давления определяется концентрацией автоклава.

Основой гетермального синтеза является то, что вода, входящая в состав системы, является минерализатором. Гетермальные методы отличаются универсальностью. Это связано со следующим: вода, входящая в систему, проникает в пористое пространство твердого материала и заполняет это пространство. Под высоким давлением вода пронизывает и расплав. В результате вода, которая пронизывает поры, способствует протеканию процессов гидролиза по всему объему. С учетом влияния температуры и воды в пористом пространстве скорость гидролиза намного больше, чем при обычных условиях. Кроме того при данных условиях вода является хорошим растворителем. Таким образом, в гетермальных условиях те же самые процессы, которые протекали в обычных условиях, значительно интенсифицируется. Кроме того в гетермальных условиях протекают и такие условия, которые не возможны при обычных условиях.

Гетермальный синтез используется для получения многих видов технических материалов (пигментов, сорбентов, катализаторов и др.). Уникальные соединения, которые нашли широкое применение в ряде отраслей (катализе и др.) – это циалиты, полученные методом гетермального синтеза.

Циалиты – каркасные алюмосиликаты.

1. Применение циалитов: исходя из их структуры, они являются пористыми соединениями. Пористость – отношение объема пор к объему материала. За счет этого они поглощают жидкие или газообразные вещества. Следовательно, они являются хорошими адсорбентами.

2. На поверхности циалитов есть активные центры Бренстеда - Льюиса, следовательно, они могут быть катализаторами для нефтехимического синтеза.

3. Т.к. они пористые, то они могут быть носителями каталитически активных веществ.

4. Они обладают молекулярно-ситовым эффектом. Т.е. с их помощью можно разделить газовую смесь на отдельные вещества.

Циалиты бывают природные и их получают синтетическим путем. Единственный способ получения циалитов – гетермальный способ.

05.05.2010г. Технология тонкого неорганического синтеза. Лекция 6.

Циалиты отличаются структурой. В общем, для них характерна каркасная структура, в которой есть различия. Циалиты – микропористые материалы с размером пор от 2,5 до 7Å. Например, структура шабазита содержит поры размером около 4Å.

Циалиты получают путем гетермальной обработки реакционно-способных гелей при заданной температуре. Интервал температур определяется типом структуры. Большинство циалитов образуется при температуре 95-105⁰С. С повышением содержания диоксида кремния в циалите температура термальной обработки возрастает. При гетермальной обработке гель переходит в кристаллическое вещество. При гетермальной обработке происходит формирование кристаллической структуры. Реакционно-способный гель получают из алюмо-кремнийсодержащих реагентов. Обычно такими реагентами являются алюминат натрия, соли алюминия (сульфаты), жидкое стекло или золь диоксида кремния, щелочи (NaOH, KOH). Гель имеет щелочную среду (рН=12-13), следовательно, формирование происходит в сильнощелочной среде. Особенность синтеза циалитов является постоянство температуры и давления водяных паров.

Механизм кристаллизации в гетермальных условиях можно объяснить следующим образом:

- с одной стороны твердая фаза растворяется в жидкой, за счет этого жидкая фаза обогащается ионами алюминия и кремния. При насыщении и последующим пересыщении раствора образуется зародыш, который далее увеличивается за счет его роста. В этом случае образование новой кристаллической фазы происходит по классическому механизму: растворение – насыщение – перенасыщение – образование зародышей – их рост.

- с другой стороны может иметь место другой механизм (ориентировочного наращивания). Суть механизма сводится к следующему: в гетермальных условиях происходит упорядочение аморфной структуры осадка. При этом частички осадка могут приобретать упорядоченную структуру, т.е. происходит формирование определенных граней, углов между связями этих граней. Далее во времени такая самоорганизация происходит и с другими частичками. А далее происходит некоторое объединение частичек, что приводит к росту и формированию кристаллика. Существование такого механизма подтверждается рядом экспериментальных данных, и многие авторы работ считают этот механизм превалирующим.

Кроме циалитов данным методом получают ряд других неорганических соединений. В последние годы в литературе появилось много публикаций о синтезе поливалентных оксидов металлов при низких температурах (например, ZnO). По сравнению с термическим методом гетермальный синтез имеет ряд преимуществ: низкие энергозатраты, отпадает необходимость очистки газов, образующиеся оксиды металлов являются высокодисперсными, при этом возможно получить монодисперсные осадки (т.е. с одинаковым размером частиц).