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接下来继续给大家讲一下

前面讲的胶凝

溶胶-凝胶法里面

影响溶胶的胶凝有很多的影响因素

首先最主要的影响因素是体现在胶粒的形状

比如说胶粒可以有球形的可以有棒型的

要把溶胶通过凝胶生成生成凝胶

必须要实现 把胶粒局部去溶剂化

只有把溶剂化的保护层给去掉以后才能发生

胶粒胶粒之间的连接 这样生成凝胶

对于这种球形的胶粒特别是氧化硅

一般来说它是比较不容易被去掉溶剂化层的

所以它要求的是只有在 比如说氧化硅

要在浓度非常高的条件下或是在碱催化条件下

才有可能生成网状的凝胶结构

比如说利用碱催化实现表面的羟基化的过程

前面给大家讲了氧化硅溶胶

它是一种球形的颗粒

这种球形颗粒 球形的表面趋向于均匀化

所以说每个位置它溶剂化层的厚度都是很均匀的

要把它破坏就要求整体破坏

氧化硅本身表面是一种带酸性的

所以在碱催化条件下可以使得它的水解

发生去溶剂化的作用

最终通过高浓度的氧化硅的

进行浓缩或者在碱性条件下

可以实现颗粒之间的胶凝

溶胶-凝胶法里面要给大家介绍了

这种最主要的用在催化剂设计制备里面

主要是催化剂的成型

有些催化剂的制备

氧化硅负载铜催化剂

在乙二醇的催化剂里面用的非常广

这种氧化硅负载铜催化剂

要把它进行成型不能够采用 氧化铝

因为氧化铝有酸性可能会引入副反应

如果要用氧化硅来成型

就要考虑到这点

用硅氧化硅的材料来作为粘结剂来成型

由于它要胶凝或者是要生成凝胶

它只能采用溶胶浓度很高或是要强碱性条件下

很显然用于做氧化硅负载铜的催化剂

氧化硅负载铜催化的成型是不现实的

这个时候怎么来选择粘结剂

所以一般来说如果这时候要

不得不采用氧化硅作为粘结剂

工业上的做法是推荐大家直接用的是

硅凝胶来作为粘结剂比用的硅溶胶或

氧化硅颗粒或沉淀是更好的效果

反过来说来看一下

比较常见的另一种胶粒形状

就是棒状胶粒 比如说氧化铝

由于棒状效应在胶粒棒的顶端它能溶剂化层是比较薄的

所以溶剂化两端很容易把它给 去溶剂化

就生成了网状结构

所以可以看到典型的棒状的胶粒

它凝胶是通过端点之间的连接构成这种网结构

所以可以看到两种典型的

在催化剂成型两种典型的粘结剂

比如说用氧化硅和氧化铝作为粘结剂

它的粘结方式是完全不一样的

通过这分析就可以知道

如果作为催化剂成型来说

很显然是 用氧化铝是个比较容易成型的

而氧化硅是比较难成型的 这就取决于

氧化硅凝胶的生成特点是比较困难的

所以这就回答了前面讲的

留下思考题粘结剂的选择的时候

应该选择沉淀

溶胶还是凝胶

比如说用氧化铝

还有氧化硅的时候 很显然氧化硅

会推荐大家采用的是 凝胶作为粘结剂

而氧化铝前面还讲过新鲜制备的

氧化铝 氢氧化铝沉淀

把它进行胶溶以后能够生成溶胶

所以氧化铝和氢氧化铝作粘结剂

它的要求可能会更广一点

有时候可以用沉淀

有可以用凝胶作为 粘结剂

接下来再看一下影响胶凝的因素

前面只是给大家讨论的球形的和棒状的

我们知道氧化硅作为粘结剂主要是球形的

氧化铝是属于棒状的

所以可以看到得到工业上经常用的经验

就是说用于催化剂成型

特别是用挤条的形式成型

一般考虑用的是 氧化铝

因为它的成型比较简单 比氧化硅是更容易的

接下来看一下除了形状 胶粒的形状对胶凝有影响

它还有哪些影响因素

首先要知道影响胶凝要生成凝胶

如果控制不好

比如说破坏溶胶的稳定性 说的把它ζ电位

定为0属于它等电点状态

这个时候发生的就是聚沉

所以胶凝或者是溶胶的稳定性

对pH值的是非常敏感的

所以在催化剂的成型要注意到这一点

如何来避免使得加入的酸或碱的量

使得它的ζ电位为零 就发生聚沉作用

这样可能会影响到整个成型的结果

反过来说既然说很容易

ζ电位等于零的时候发生聚沉

可以把它认为是

胶凝或者是生成的凝胶是 生成聚沉过程的特殊阶段

开始发生胶凝ζ电位

逐渐开始说大于0的时候

逐渐降低接近0的时候这个时候可能会发生胶凝

但是到一定的值就开始发生 聚沉

所以要控制胶凝影响因素

一定要注意 等电点的变化

不要发生聚沉过程

再来看一下具体的

溶胶 凝胶和聚沉或沉淀之间的区别

还是以氧化硅为例子来看一下它们的状态

比如说这里氧化硅硅凝胶是认为是

在液体里面氧化硅胶粒的高度分散

而凝胶是使得液体在固体里面的个分散

所以很显然的区别就是生成凝胶

就只有类似这种网状的结构

胶粒与胶粒之间连接形成环

环与环编织成网

而聚沉 就是经常讲的就是氧化硅或者白炭黑

就是颗粒颗粒之间聚集颗粒

大颗粒有很多或多个的氧化硅的胶粒

或颗粒组成的这种聚沉

来对比这三种特别是在催化剂的成型

因为添加的粘结剂一般都是凝胶或是把胶凝

胶溶以后生成凝胶

如果是用凝胶跟沉淀

作为粘结剂作为催化剂成型

可以看一下

是否会影响它的孔容孔径或者比表面的变化

首先来看一下在这凝胶不小心出现了聚沉或沉淀

它组成的胶粒粒子都是不变的

可以认为就是既然它的一次粒子不变

总的比表面积肯定是相差不大的

但是变成凝胶话由于它能粘结成网状结构

孔保留得非常好

或者说可以生成很大的更大的孔

这种团聚或是沉淀过程

除了大颗粒大颗粒之间有很大的大孔外

小颗粒小颗粒之间的孔径

肯定小于 网状结构

如果采用凝胶做粘结剂跟用沉淀做粘结剂会导致

催化剂最终的孔径和孔体积发生很大的变化

所以这就回答了前面的思考题

在催化剂成型

如何来避免它的堵孔现象

从上面分析可以得到有用推论就是

实际上如何要用催化剂的成型

最好是采用 采用生成的凝胶的结构

而不要出现这种直接采用沉淀或者是聚沉的状态

催化剂的成型

如果采用这样成型很可能会造成说的

催化剂的堵孔的作用

上面通过介绍胶凝的影响因素

给大家回答了沉淀剂的选择还有如何避免催化剂中的堵孔

所以下面来详细的介绍一下

除了胶粒的形状以外影响凝胶的因素还有哪些

可以看通过大量总结可以发现

影响胶凝的速度取决于整个胶粒或者溶胶

本身的浓度还有凝胶的温度和电解质的浓度

以及pH的选择

大家可以看下强调一点就是

因为溶胶的稳定性是取决于它的等电点ζ电位

而所谓的ζ电位

实际上跟什么有关系

一方面是跟带电性 带电性还取决于

胶粒本身的性质 水合离子的性质

这样又可以推到前面讲了

胶粒尺寸大小跟缩合反应有关

而缩合反应很显然就跟pH值有很大的关系

所以从化学本质上的讲

凝胶的反应速度或胶凝的速度肯定跟pH有

非常明显的敏感关系

同样的对电解质溶液是如此

所以来分步的看一下影响胶凝的各个因素

首先看一下最简单的浓度和温度的影响

浓度一般来说认为是不能过大不能过低

因为如果浓度很大 碰撞机率会很大

这样虽然说胶凝速度很快

有可能会生成 孔太小物质

形成小孔大比表面积的胶凝

但是反过来说如果浓度比较太低

比如氧化硅小于1/100

就很难生成胶凝 是很难生成凝胶

所以一般来说要选择合适的溶胶浓度才能保证

凝胶的胶凝的速度同时能保证控制孔的大小

除了浓度以外还需要考虑一下就是温度

一般来说这个胶凝跟温度有很大关系

因为胶粒做布朗运动 温度越高运动肯定越激烈

一般来说温度不能太高

一般来说有合适的温度下会出现两个经验

如果比较在合适温度下比较高的温度

有利于发生聚沉

还有一种就是如果低温下就有利于胶凝

比如说因为运动碰撞太激烈了

激烈到碰到溶剂化层把都它给撞掉了

这时候很显然就只能发生聚沉作用

所以说溶胶-凝胶法一般的制备温度

都是比较低的

在比较低的温度下或者在比较低的老化条件下进行的

这是为了保证它能够生成凝胶而不是沉淀

这解释了水热合成沸石分子筛时候

为什么不直接把生成的溶液

直接放到晶化釜里面高温下进行晶化

而是一定要先生成硅铝凝胶再进行晶化

实际上这是有非常重要的讲究的

实际上就考虑到温度对生成溶胶凝胶的难度的影响

接下来再看一下电解质溶液的影响

电解质溶液可以说是影响胶凝的特殊的阶段

因为这个可以直接从讨论

ζ电位跟溶胶稳定性的时候已经得到提示了

就是胶粒带电 有紧密层 扩散层

扩散层里面的反离子的浓度越大

我们说它的稳定性就越好

这反离子跟离子种类有关系

跟整个溶液里面离子的积有很大的影响

所以很简单如果在溶胶里面加了电解质

就会影响到整个的溶胶变化稳定性

比如说有可能会发生胶凝过程

甚至有可能发生 聚沉过程

这里面有一个非常经典的例子就是牛顿胶体

在氢氧化铁溶胶里面

如果这个时候加入不同浓度的

氯化钾电解质会发现

加的很少比如在8mM的时候

会发现它会发生反常的粘度 类似凝胶

如果再进一步加大会发现

它又生成了新的 溶胶

如果在更高浓度下它发生聚沉的作用

出现这样个效果就是在不同的电解质浓度的条件下

牛顿胶体从开始的高分散的溶胶

变成粘度增大的聚集体

再2继续增大就得到沉淀

如果在合适的条件下我可以得到凝胶的结构

当然这个凝胶如果再进行脱水就可以得到沉淀

通过这个例子就要告诉大家非常重要的现象就是

溶胶-凝胶法里面

通过添加电解质来改变胶凝速度

对电解质浓度的考察是非常重要的

并不是简单的所谓的线性关系

越多越好或者越少越好

它会存在最合适的值的

所以这就给我们提示就是

在之前给大家讲过催化剂

成型时引入粘结剂讲过有些粘结剂

特别是氧化铝有时候用进口的SB粉和国产SB粉

它们为什么有不同的很多的区别

这里要给大家强调一点

好的粘结剂有个非常重要要求就是纯度

为什么强调纯度实际今天通过这电解质

浓度影响实际上就告诉大家了

很多时候往往一些非常重要

或者非常容易被忽略的

杂质的影响会影响到整个催化剂制备的成败

特别是成型的时候

粘结剂里面的金属离子的含量或杂质的含量甚至

催化剂原粉里面的杂离子的含量

都会影响到催化剂最后成型的好坏

这是为什么会在催化剂的制备

特别是一些早些文献里面会强调

要求把催化剂的原粉里面离子洗得干净

非常非常干净

实际上这很多的时候都是基于

工业催化剂的成型的考虑的