硅藻土表面酸性质的研究_杨宇翔

收稿日期:1995-09-22。国家自然科学基金资助课题。*通讯联系人。**盐城师专化学系。第一作者:杨宇翔,男,31岁,副教授,研究方向:超细微粒。硅藻土表面酸性质的研究杨宇翔*吴介达王鹏**(同济大学化学系,上海200092)陈荣三戴安邦(南京大学配位化学研究所,配位化学国家重点实验室,南京210093)研究了几种硅藻土的表面羟基结构、表面酸性质及其孔结构,发现除浙江白土表面具有双生的硅羟基外,其他只有连生与孤立的硅羟基;硅藻土中均存在少量的B酸和L酸;硅藻土酸性质及经NH4Cl或HCl活化后的酸性质变化与硅藻土孔结构、表面结构有关。焙烧温度升高,硅藻土酸强度增加,酸量减少。关键词:硅藻土酸性质结构硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖,且有氢键存在。Kachanovskaya[1]与Uridya[2]用红外光谱、NH3-TPD法研究硅藻土表面性质,观察到在三种活性中心,经酸活化后表面酸中心位置仅有微小的变化,但对硅藻土表面羟基结构、B酸、L酸中心经弱酸、强酸活化后及高温焙烧后的表面酸性、表面酸中心位置的变化未作具体研究。本文通过红外光谱、NH3-TPD和py-TPD方法研究了浙江、吉林等地硅藻土表面羟基结构,L酸、B酸中心和表面酸性质,并研究了它们经弱酸NH4Cl和强酸活化及高温焙烧后表面酸中心和酸性质的变化,论证了硅藻土表面酸中心、酸性质与其表面结构、孔结构之间的关系。实验部分1L酸、B酸的测定采用吸附吡啶py-IR技术。在活化后的硅藻土样品上饱和吸附吡啶(温度100℃),负压抽掉物理吸附后,测原位红外光谱。2NH3-TPD和py-TPD法TPD所用条件:反应管中加入150mg20～40目硅藻土样品,50℃时饱和吸附NH3及py;使用SP2305型色谱仪,柱为空管,柱温100℃,汽化室、检测室温度亦均为100℃,桥流100mA,载气为N2,其流速为30ml/min,反应管初温50℃,终温550℃,升温速率10℃/min,第4期1996年12月无机化学学报JOURNALOFINORGANICCHEMISTRYVol.12,No.4Dec.,1996在NH3-TPD中,内标物为0.1mlNH3,py-TPD中为0.35μl吡啶。3孔径分布的测定采用9310型汞率计测定了硅藻土孔径分布。结果与讨论1硅藻土表面B酸及L酸硅藻土主要成分为SiO2,其中含有少量Al2O3,使其具有一定酸性,即兼备B酸和L酸的双重性质。硅藻土的酸中心结构可能是AlO2-与Si原子同型置换产生的[3,4]。经吸附吡啶后原位FTIR测试,浙江蓝土、活化浙江土与吉林硅藻土中均存在少量B酸和L酸,谱峰位置依次为1543、1446cm-1(图1)。比较图1中吸收谱峰强弱,得出:浙江土B酸浓度最高,活化浙江土其次,吉林土最弱;活化浙江土L酸浓度最高,浙江土其次,吉林土最弱,这可能是硅藻土孔结构和表面结构不同所致。表1国产硅藻土、硅胶表面酸性质和结构关系Table1RelationshipbetweenAcidSitePropertiesofVariousLocalDiatomites,SilicaGelandItsStructureitemdiatomspeciesstructureofdiatombodyporesizedistributionpeaktemperature(K)peakarea(cm2)NH3desorptionamount(ml)(STPstate)ZhejiangbluesoilZhejiangwhitesoilMelosiraAgardhsinglecylindricalordoublejointcylindrical1.34～2.81μm115～147nmandcontain6～7.6nm432.531.20.392424.832.00.403658.44.30.054JilingdiatomiteCosoinodisousEhrenbergdisoshaped50～700nmandcontain5～20nm424.827.80.350YunnandiatomiteCyclotellaKutzingCocconeisEhrenbergdisoshapedovalshaped0.15～0.30μm0.50～1.0μm10～20nm440.127.80.350GuangdongdiatomiteFragilariaLyngbyeSurirellaTurpinpoleshapedovalshaped0.05～0.1μm10～20nm450.325.20.317silicagel412.130.40.382631.83.90.049浙江土硅藻体呈单节圆筒或双节圆筒型,圆筒体壁上整齐地排列着许多微孔,微孔结构属圆筒体型[6],其孔径分布主要集中于6～7