ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Адсорбция на гидрофобных поверхностях

Бабкин и Киселев [419] исследовали адсорбционные свойства «химически модифицированного кремнезема», в частности образ­цов с поверхностными группами Si(CH3)3- Такие триметилси - лильные группы располагаются на поверхности, образуя покры­тие почти с плотной упаковкой (93%). Были выполнены рас­четы дисперсионных сил между н-гексаном или бензолом и слоем метальных групп, а также лежащим под ним кремне­земом Si02. Адсорбция паров углеводородных соединений пони­жается очень сильно после того, как кремнезем покрывается слоем, состоящим из метальных групп; теплоты адсорбции ока­зались равными—3300 кал/моль для н-гексана и —4100 кал/моль для бензола, т. е. гораздо ниже теплот конденсации.

На рис. 6.16 представлены типичные изотермы адсорбции, полученные Киселевым [123] на одном из том же силикагеле. Выявлены очень четкие различия, определяемые тем, является ли поверхность гидроксилированной и гидрофильной или же она покрыта триметилсилильными группами и гидрофобна. Вода, ме­танол и бензол сильно адсорбируются в первом случае благо­даря образованию водородных связей или я-связей с силаноль - ными, а не с метилсилильными группами. Адсорбция азота про­исходит главным образом за счет дисперсионных сил и поэтому в гораздо меньшей степени зависит от природы поверхности.

Унгер и др. [410] изучали влияние типов поверхностных групп на адсорбционные свойства. В их работе сравнивались число гидроксильных групп, приходящееся на единицу площади по­верхности кремнезема, и изостерические теплоты адсорбции бензола и метанола:

Группа Число групп на 1 нм2

Теплота адсорбции, ккал/моль бензола метанола

Метанола

HOSi Ph (ОН) Si

Ph2Si Ph3Si CH3Si

На адсорбцию сильно влияет присутствие гидроксильных групп. Так, в случае поверхностных групп Ph2Si некоторое коли­чество групп ОН может еще находиться на поверхности в виде Ph(OH)Si, чем, вероятно, объясняется получаемое более высо­кое значение теплоты адсорбции по сравнению с Ph3Si.

Рис. 6.16. Изотермы адсорбции (по данным Киселева [123]).

-гидроксилированная поверхность кремнезема; 2 — гидрофобно покрытые триметил - силильными группами поверхности.

Существуют небольшие участки между триметилсилильными группами, которые оказываются не полностью покрытыми; на этих участках наблюдается более высокий адсорбционный потен­циал для молекул, достаточно небольших по размеру и имею­щих электронодонорный атом (N или О), способный образовы­вать водородную связь с группами SiOH [421].