ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Дегидратация и регидратация

По мере повышения температуры образца кремнезема гидро - ксильные группы на поверхности конденсируются с образова­нием силоксановых связей и с выделением воды. Уменьшение концентрации гидроксильных групп на поверхности с ростом температуры широко изучалось различными исследователями,
и полученные результаты были обобщены в обзорах Барби [13], Оккерса [11] и Стрелко [76], которые представили 168 библио­графических ссылок по этой теме.

Это явление можно изучать, начиная с термически устойчи­вой, полностью гидроксилированной поверхности и прослежи­вая удаление гидроксильных групп в виде выделяющейся воды в потоке воздуха или азота или в вакууме. Поскольку пары воды являются сильным катализатором, способным перегруппи­ровать силоксановые связи, то не удивительно, что данные по дегидратации будут оставаться трудно воспроизводимыми, за исключением случаев, когда водяной пар удаляется в условиях вакуума или же исследуемый образец кремнезема берется в очень небольшом количестве и распределяется в виде тонкой пленки для того, чтобы обеспечить быстрое удаление такого пара.

При другом подходе следовало бы начинать с исходной не­поврежденной поверхности кремнезема, образуемой в инертном газе или в вакууме. Антонини и Хохштрассер [77], применяя метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), исследо­вали разорванные связи на образце плавленого кварца, который распылялся в вакууме. Наблюдалось образование на поверхно­сти центров Si+, которые могли реагировать с С02, формируя комплекс Si+CO~ Такая поверхность теряет свою активность

По мере того, как захватывает воду или другие примесные за­грязнения, поступающие из образца. Жданов [78] сообщил, что гидратация подобной поверхности происходила во много раз быстрее, чем поверхности, которая предварительно дегидрати­ровалась при высокой температуре.

Каутскому и Мишелю [79], по-видимому, удалось посредст­вом окисления силоксана §ібОзН6 приготовить такую разновид­ность кремнезема, поверхность которой не имела силанольных групп. Совершенно не похожая на обычные гидратированные кремнеземы, эта форма Si02 не адсорбировала родаминовый краситель и не образовывала флуоресцирующий продукт.

Вероятно, из-за трудности приготовления полностью лишен­ного водорода тонкодисперсного кремнезема с достаточно одно­родной поверхностью и высоким значением удельной поверхно­сти было проведено лишь немного работ по изучению процесса гидратации. Такой кремнезем мог бы быть получен путем испа­рения и конденсации Si02 в сухой атмосфере кислорода.

Диц и Тернер [80] использовали в своих работах нетрону­тые обработкой кварцевые волокна, содержавшие 3 % В203, хотя следует отметить, что присутствие бора на поверхности мо­жет усложнить истолкование получаемых результатов. Наибо­лее значительным в работе явилось наблюдение, что свежеобра­зованная обезвоженная поверхность волокон быстро регид - роксилируется в результате адсорбции на ней молекул воды. К тому же когда поверхность дегидроксилируется при 800°С, то регидратацня протекает гораздо медленнее по сравнению со слу­чаем, когда поверхность дегидроксилируется при более низкой температуре. Авторы считают, что на поверхности существуют «центры», на которых начинается регидратацня, и число таких центров уменьшается при повышении температуры.