硅藻土表面酸性质的研究

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1、第4期无机化学学报vo1．12．No．J996年l2月J0URNALoF1NORGANICCHEMISTRYDec．，1996硅藻土表面酸性质的研究杨宇翔吴介达王鹏一(同济大学化学系，上海200092)文．文陈荣三戴安邦．；6＼(南京大学配位化学研究所．配位化学国家重点实验室．南京2l0093)研究了几种硅藻土的表面羟基结掏、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，其他只有莲生与弧立的硅羟基；硅藻土中均存在少量的B酸和L酸；硅藻土酸性质及经NH·Cl或HCI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。关键调：硅藻±酸性

2、质结柏———一———一——一硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖，且有氢键存在。Kachanovskaya-"与Uridya~用红外光谱、NH一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、NH—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NH．CA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

3、系。实验部分1L酸、B酸的测定采用吸附吡啶py—lR技术在活化后的硅藻土样品上饱和吸附吡啶(温度IOOE)，负压抽掉物理吸附后，测原位红外光谱。2NH~-TPD和py-TPD法TPD所用条件：反应管中加入150mg2O～40目硅藻土样品，50C时饱和吸附NH；及PY；使用SP2305型色谱仪，柱为空管．柱温100C．汽化室、检测室温度亦均为100C，桥流100mA．载气为Nt．其流速为30ml／min，反应管初温50C，终温550C．升温速率1OC／min．收稿日期：19950922。国隶自然科学摹童资助课题*通讯联系凡。_～*-盐城师专化学系第一作昔：铴字翔．男．3l岁，副教授，研

4、究方向：超细微粒，第4期硅藻土表面酸性质的研究·357·在NH一TPD中，内标物为0．1mlNHa，PY—TPD中为0．35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SiO：，其中含有少量A1Oa，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A10与si原子同型置换产生的。。经吸附吡啶后原位FT1R钡I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、l446cm(图1)。比较图l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

5、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l国产硅藻±、硅胶表面酸性质和结构关系TablelRelstior~hipb~weenAcidSitePropertl~ofVtrlowLocalDimom~，SilicaGdtndIhShuclIIre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徽孔，微孔结构属圆筒体型】，其孔径分布主要集中于6～7．6nm和l15～147nm；吉林土硅藻体呈圆盘型，圆盘上整齐地排列着许多微孔，微孔结构也属圆筒体型]，微孔孔径分布主要集中于50～700nm和5～20nm；前者孔径虽小．但内孔曲率大，故

6、内表面硅羟基基团排列紧密，吸附NH分子也越牢固，其TPD脱附温度前者432．5K，高于后者424．8K(见表1)，因而产生的B酸酸强度也是前者高于后者。·358·无机化学学报第l2卷图2硅藻土NH3一TPD谱图Fig．2NHrTPDspectraofdiatomite图l硅藻上样品的毗啶啦附IR一谱a．spectralineofJi／ingdiatomJtedesorbedNHFig．1mspectraofdiatomJtesampleadsorbedpyr~dinb．spectralineofZhngdJatomitedesorbeda-JJUngdJatomJteb_Zhejia

7、ngdiatomitec．NHxacidwar~edZhejia．gdJatomiteC．1ineoftemperaturerjstngrate浙江土经活化后．平均孔直径从活化前30．4Jim增大为6000nrn~[，孔内表面羟基也发生重排．连生的硅羟基数减少，产生的B酸强度也降低，但此时内表面存在弯曲的Si—O—Si键，si易吸引OH一，使si配位增加为5．产生强L酸中心。＼o＼ooH一+H，o+／O：一S】—0H+OH—H十二-一sj＼i二1。6／，2