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所以接下再给大家讲一下沉淀的pH值的变化

确定了沉淀剂以后选择盐类

或在选择碱性的沉淀剂来看一下

改变的浓度 沉淀剂的浓度

会影响到沉淀的什么样的性质

很显然改变沉淀剂的种类

或是浓度会改变pH值

来具体看一下pH值对整个沉淀的影响的规律

一般来说们要求的是化工生产过程中

肯定是要求 经济的成本

所以一般来说金属的阳离子如果是碱性的金属离子

一般要求pH比较高 这样沉淀会比较完全

但如果碰到一些两性的金属铝和锌

有可能pH过高它就会重新溶解

所以这就是要求考虑到要采用得到合适的沉淀剂

另外前面讲到沉淀剂除了碱以外

还有一类比较常用到

特别是在金属研究里面用到最多的

氨水作为沉淀剂

氢水作为沉淀剂

它有个特点就是铵离子或氨分子它本身有可能会做配体

所以对于有些金属离子有可能会出现

类似于两性金属一样氨离子浓度过大

金属溶液就进一步的溶解的过程

这个是在沉淀里面有时候会出现的

之所以给大家介绍是因为在很多时候

特别是基础研究里面会用到氨水 考虑到

实际上考虑到沉淀有可能生成配合物

这样可以通过一定的特殊处理控制

金属盐的沉淀的速度

金属盐不同

特别是多种盐如果先生成配合物

有可能会得到均匀的多组分的沉淀

所以在氨水作为沉淀剂

实际上在基础研究方面用的是比较广的

所以既然讲到多组分来具体看一下

多组分沉淀的特点就是多组分沉淀

要考虑到不同的情况条件下

沉淀是在酸性条件下进行

还是在碱性条件下进行

一般来说如果在酸性条件下进行

它的过饱和度会比较低

所以说沉淀颗粒会比较大 而且组分非常不均匀

所以这个时候会想到一般采用的是

碱性条件下进行沉淀的过程

这个时候颗粒会比较小而且组分会比较均匀

可以看一下工业上大多数的沉淀过程中

刚才讲了铜氧化锌

实际上也是在偏碱性条件下

实现了多组分的沉淀的过程

这是工业催化剂的制备的经验

就是沉淀的pH值

具体来举一个例子来看一下沉淀pH值到底对

氧化物的沉淀有什么样影响

给大家举的是经常用于氧化物催化剂的载体 氧化铝

可以看到 氧化铝跟氢氧根的含氢氧根的沉淀剂

它在不同pH值条件下会得到不同的产品的状态

可以得到无定形的胶体 在pH值比较小的条件下

如果是在pH值偏碱性条件下可以得到比表面积比较小的

α氧化铝的针状的胶体

如果更高pH值的条件下

得到 β氧化铝的球形的晶体

通过这可以看到非常重要的直观现象就是

pH值影响了整个产品的结构

我们前面给大家总结了影响沉淀的物性有相态

这里就可以看到非常具体的例子

pH值的影响 为什么会影响这个

可以通过前面缩合反应的角度去想

无定形的胶体 这是胶体 这是晶体胶体是1-100纳米

晶体那肯定是沉淀

这两者肯定存在尺寸的不同

也就是说生成氧化铝尺寸是不一样的

为什么会不一样

说白了就是 缩合反应的状态和平衡程度是不一样的

很显然就是取决于 缩合反应的影响过程

还要考虑到另外多组分的沉淀的过程

为什么之前会给大家讲了

为什么我要求在偏碱性的条件下

因为它有可能得到颗粒比较小或者比较容易均匀

同时多组分金属盐沉淀

有可能会存在先后沉淀的过程

两种金属盐一种金属盐

氢氧化物 一个溶解度会比较低 一个会比较大

就会出现一个先沉淀一个后沉淀的过程

如果出现这个过程就会很麻烦

有可能会出现两个物种之间相态的分离

这样就出现不了多组分里面的1+1大于2的效果

所以这个时候就要考虑到

如果要使得它均匀性

一般采用的是pH值保持稳定的沉淀

组分越多 由于它溶解度不一样

如果pH值一直在变化

如果用正滴 加反滴加

有可能会导致盐类是先后沉淀的

为了解决这问题要使得保证产物非常均一

干脆不管哪个溶解度低或哪个溶解度小

只要保证我pH值不变

整个沉淀过程沉淀速率是恒定不变的

它的体相的组成应该是比较均匀的

所以可以得到工业上经常用的规律

一般而言如果用到多组分的金属盐

第一次想就是pH值不变的沉淀法

也就是并滴加 共滴加的方法

实际上可以通过这个例子

反推到水合离子的反应得到解释

我们来看一下工业上经常

比较头疼的多组分沉淀的现象

要避免的这样过程

两种硝酸盐如果用一个弱碱性的沉淀剂

比如氨水它有可能会发生同时沉淀

如果也有可能两种硝酸盐

它有可能一个酸性的一个碱性

它会出现 一个是在酸性下 一个是在碱性下溶解

这个时候会出现的沉淀过程有点类似于酸碱的滴定

我们经常讲的沸石分子筛的合成过程中

一般沸石由氧化硅 氧化铝作为前驱体

溶解在溶液里面

氧化硅氧化铝这沸石分子筛合成

特别是Y沸石合成中

硅盐很多时候会采用更廉价的硅酸钠

铝可以用硝酸铝 或者硫酸铝

这个时候就会产生现象就是硅酸钠和硝酸铝

它的溶解状态是不一样的

硅酸钠是在酸性条件下

而硫酸铝是在碱性条件下溶解的

这个时候就会形成类似固溶体或混晶的作用

酸碱反应 这时候如何来控制多组分沉淀

在沸石分子筛的时候可以看到

最理想的状况是这种铝酸磷和硅酸钠话发生

形成固溶体 形成混晶

铝进入到氧化硅的晶格里面生成硅铝胶

这是最完美 得到沸石分子筛

反过来说这种状况也可能会产生不利的效果

它有可能是发生分层

就是氧化硅表面吸附硫酸铝或铝离子

因为硅酸钠本身表面带电

硅羟基表面带电负性 离子

很显然如果要得到沸石

这样方法可以得到沸石

如果通过这样方法话有可能得不到沸石结构

这就是非常典型的科学问题

沸石分子筛的合成过程中

我们不同的沸石结构会有一定

一定的最佳的硅铝比的范围一个合成方法

只能适合一定的硅铝比范围

硅铝比 沸石里面骨架的硅和铝比例

原则上讲最低应该1:1

但在很多条件下可能达不到1:1的状态

只能到二十几到三百几

有的是甚至是5-10的变化

为什么在特定的合成体系条件下的硅铝比

或者说进入硅胶溶液里面

铝进入到氧化硅骨架里面的比例是限定的

希望通过学过共沉淀法里面过程不妨去思考

如果要改变沸石的结构或提高沸石里面铝的含量

可以做哪些方面的工作

这些过程并不是仅仅是在

在水热合成里面讲的跟水热条件有关系

更本质的因素应该考虑到

在硅-铝凝胶生成或者这里边讲的

两组分的沉淀过程中它出现现象

有可能是硅铝比范围超过限定以后

出现了吸附的状态

硅铝比合适的时候才能生成这种硅铝凝胶

我们就会得到非常有意思的现象就是

沸石分子筛 同一结构的沸石份子筛

它的配方是不一样的

而配方不一样 配方不一样

配方所需要的

原料 组成 浓度 pH值还有温度都是不一样的

这依据是有科学原理 在哪里

在沸石份子筛合成里面

有各种各样配方 各种各样的反应条件

它的依据或原理

就是今天讲的这个过程

就是跟沉淀法反应过程中的水合离子的缩合反应有关系

实际上这里面碰到了

铝进入到硅里面或者是硅吸附铝或铝吸附硅

为什么会这样

无非就是水解速度问题

铝盐离子和硅离子的水解缩合反应的速度

如果它们两者的水解缩合反应速度能够匹配

很显然比较容易生成硅铝胶

如果不能匹配一个快一个慢

很显然就是吸附的作用

很显然得到效果肯定是不一样的

所以我们再次通过沸石分子筛合成

给大家强化一点就是沉淀法 共沉淀法

实际上是后续讲的水热合成溶胶-凝胶法

最基础的单元

希望大家课后去思考一下后面或是在很多教科书里面讲的

沸石分子筛合成里面的硅铝盐的前驱体溶液

对后续产物的影响规律

希望大家结合今天讲的内容去思考

这些规律背后所包含的化学本质是什么 比如缩合反应

有什么样的个关系

最后给大家总结一下

金属离子要生成氧化物的沉淀

工业上经常总结的一些经验规律

如果要得到氧化铼 氢氧化铼一般控制pH值在8.4左右

铜 锌 铝一般控制在偏酸性的条件下

当然还有锆 铁等

这是工业上总结出来沉淀剂

多手册数据都可以查到

这里不再过多的介绍