怎么样提高二氧化硅的纯度

二氧化硅矿物是指化学式相同(SiO₂)，但结构有差异的矿物，这些矿物统称为类质异像体，主要包括石英方石英和鳞石英。这些矿物在地球上主要存于花岗岩砂岩和黑硅岩中，而月球上几乎缺乏，主要原因是：化学成分演化上，月球形成一个低硅高铝的月壳，高硅的花岗质岩石极为稀少；月球在演化上缺乏像地球一样有一个可以结晶出二氧化硅矿物的水系和热水体系。

月球上的石英矿物最早是在几块类花岗岩碎处中发现的，在霏细岩中同时也充填了不少方石英矿物，从其微细结构和成分的分析表明，这些石英实际上是由方石英变化过来的。

后来在粗晶状的月球花岗岩碎块中也发现有石英矿物，根据其同位素的分析结果，这些矿物是亿年左右，在较深的环境下结晶形成的，说明这些石英不是在岩浆岩形成期间结晶形成的。月海武岩中的二氧化硅矿物绝大多数是方石英，体积百分数最多可达%，几乎没有石英矿物，只有在细晶状月海玄武岩中才存在少量的石英矿物，这些方石英具有典型的双晶结构表明：在熔浆冷却过程中，从高温到低温条件下形成的方石英都有。另外，在一些粗晶状的月海玄武岩中也同时存在方石英和鳞石英，但从结构特征看，方石英是由鳞石英转变的，因为鳞石英一般是镶嵌在于不规则的颗粒之间。二氧化硅晶体中，硅原子的个价电子与个氧原子形成个共价键，硅原子位于正四面体的中心，个氧原子位于正四面体的个顶角上，SiO₂是表示组成的最简式，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔质轻松软的固体，吸附性强。二氧化硅的性质不活泼，怎么样提高二氧化硅的纯度不与除氟氟化氢以外的卤素卤化氢以及硫酸硝酸高氯酸作用（热浓磷酸除外）。

二氧化硅

常见的浓磷酸（或者说焦磷酸）在高温下可腐蚀二氧化硅，生成杂多酸，高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐蚀二氧化硅，鉴于此性质，硼酸盐可以用于陶瓷烧制中的助熔剂，除此之外氟化氢也可以可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：HF+SiO₂=H₂SiF₆+H₂O二氧化硅一般情况下不与水反应，与水接触不生成硅酸，但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐。据称，该技术能够抑制肿瘤生长，控制其基因表达，是世界上使用纳米粒子治疗深层肿瘤的非侵入性光动力疗法。

二氧化硅用于制造平板玻璃，玻璃制品，铸造砂，玻璃纤维，陶瓷彩釉，防锈用喷砂，过滤用砂，熔剂，耐火材料以及制造轻量气泡混凝土。石英玻璃膨胀系数很小，相当于普通玻璃的/8，能经受温度的剧变，耐酸性能好（除HF外），因此，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。二氧化硅是制造玻璃石英玻璃水玻璃光导纤维电子工业的重要部件光学仪器工艺品和耐火材料的原料，是科学研究的重要材料。当二氧化硅结晶完美时是水晶；二氧化硅胶化脱水后是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，组成玉髓燧石次生石英岩。

二氧化硅的

物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物，低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。二氧化硅的粉尘极细，比表面积达到m/g以上可以悬浮在空气中，如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，会患硅肺病（因硅旧称为矽，硅肺旧称为矽肺）。硅肺是一种职业病，怎么样提高二氧化硅的纯度的发生及严重程度，取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量，以及与人的接触时间等。

因此，在这些粉尘较多的工作场所，应采取严格的劳动保护措施，采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作人员的身体健康。无定形硅(α-Si)又称非晶硅,主要用于提炼纯硅,制造太阳电池薄膜晶体管复印鼓和光电传感器等;晶体硅包括单晶硅和多晶硅,单晶硅主要用于制作集成电路半导体分立器件和光伏太阳能电池,多晶硅是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能自动控制信息处理光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。因此,工业上通常以硅石(其主要成分为二氧化硅)而制得工业硅,如需得到高纯度的硅,则需要进行进一步的提纯(精制)处理。

关键词：纳米二氧化硅结构特征制备应用一引言纳米材料是当今无机化学及材料化学研究的热门课题之因其具有表面效应宏观量子隧道效应和小尺寸效应，其所表现的诸如熔点磁性光学导热导电等性质，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高分散性能好热阻电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性补强性增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加剂催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂，金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料医药环保等各种领域。二纳米SiO的结构特征-SiO按制备方法可分为气相法SiO和沉淀法SiO,这两类SiO表面都存在大量残键和不同键合状态的羟基(相邻羟基隔离羟基和双羟基),这种高活性的表面微观结构使SiO极易以一次团聚体为基本单元联结成球状线链状团簇状等三维立体骨架或点阵结构形式。在X射线衍射下,气相法纳米SiO和沉淀法纳米SiO粒均呈无定形结构,气相法SiO粒径小,尺寸均表面羟基含量低,吸附活性高,内部结构几乎完全是排列紧密的三维网络状结构,具有一定的物理化学稳定性。气相法纳米SiO超小的粒径和超大的比表面积使得由其制备的橡胶复合材料能够从真正意义上体现出纳米材料的特性。

沉淀法纳米SiO尺寸大,粒径不容易控制,羟基含量高,排列疏松的分子体系残存有较多的二维线性结构,这种毛细管结构现象极易吸湿空气和水而形成硬团聚,严重影响SiO微粒以纳米量级分散形式在复合体系中发挥作用,影响增强效果。纳米SiO较高的表面活性导致纳米微粒间非常容易联接形成粒子链状结构,进而形成立体网络状结构,所谓纳米颗粒的结构化。干法制备工艺制备的纳米二氧化硅纯度高,性能好但设备投资较大生产过程中能耗大,成本高,故不常目前国内外多采用湿法工艺来制备纳米二氧化硅。气相沉淀法气相沉积法以四氯化硅为原料,采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。其工艺流程是经气化的四氯化硅氢和氧组成的均相气体混合在水解炉中燃烧,完成高温水解反应,烟雾状的二氧化硅通过聚集器聚集,然后经过分离器到脱酸炉中进行脱酸处理,可得到纳米二氧化硅,反应生成的气体经水洗塔水洗后成为低浓度的盐酸。化学沉淀法化学沉淀法是以硅酸钠和酸化剂(HSOHCl等)为原料,用酸化剂和硅酸钠溶液反应,反应生成的沉淀物经分离干燥后得到SiO。化学沉淀法是目前生产纳米二氧化硅最主要的方法,最终的产品粒径主要受所选择的酸化剂硅酸盐浓度及搅拌条件等的影响。常用的酸化剂为硫酸盐酸以及硝酸等,也有选用有机酸酸化剂或有机-无机复合酸化剂的,也可用乙酸乙酯水解释放出H+作酸化剂,可得到粒径为nm左右的纳米SiO粉体。溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法一般是将硅酸酯与无水醇按一定的摩尔比搅拌成均匀的混合溶液,在搅拌状态下缓慢加入适量的去离子水,然后调节溶液的值,再加入合适的表面活性剂,将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶,干燥后得纳米SiO粉体。采用溶胶-凝胶法技术制备的纳米二氧化硅,其最终粒径受反应物水和NH的浓度硅酸酯的类型正硅酸四甲酯(TMOS)正硅酸四乙酯(TEOS)和正硅酸四丙酯(TPOS)等醇的种类(甲醇乙醇丙醇和戊醇等)催化剂的种类(酸或碱)和温度等因素的影响而有所不同。

首先将TEOS水解成原硅酸,然后原硅酸分子间脱水,逐步形成Si-O-Si长链,最终形成硅氧四面体组成的纳米SiO大分子。四纳米SiO的应用-纳米SiO具有小尺寸效应表面界面效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应和特殊光电特性高磁阻现象非线性电阻现象以及在高温下仍具有的高强高韧稳定性好等奇异特性,使得纳米SiO在塑料橡胶涂料生物医学工程光学树脂基复合材料催化剂农业化妆品以及催化剂等领域具有广泛的应用。树脂基复合材料的改性树脂基复合材料具有轻质耐腐蚀等特点,随着应用领域对树脂基材料性能的要求的提高,高性能的树脂基复合材料不断产生,把分散好的纳米SiO颗粒均匀地加到树脂材料中,可以提高材料强度和延伸率,提高耐磨性和改善材料表面的光洁,提高抗老化性能,从而改善树脂基复合材料性能。用纳米SiO改性的树脂材料制作玻璃钢制品,因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键和作用,使材料韧性增加,可克服玻璃钢本身的硬度较低耐磨性较差的缺点,提高拉伸强度和冲击强度以及耐热性能。塑料领域中的应用在塑料中,常规SiO作为补强添加剂加到塑料中,利用怎么样提高二氧化硅的纯度的透光性,粒度小,可以使塑料变得更加致密。纳米SiO的作用不仅仅是补强,怎么样提高二氧化硅的纯度具有许多新的特性,如半透明性的塑料薄膜,添加纳米SiO不但提高了薄膜的透明度强度韧性,更重要的是防水性能大大提高。将纳米SiO加入到聚酯树脂环氧树脂塑钢门窗硬脂乙烯基树脂等可加工树脂材料中,能明显提高产品质量,方便加工成型,提高生产效率,增加品种,扩大应用范围等。橡胶领域中的应用传统橡胶生产过程中通常在胶料中加入炭黑来提高强度耐磨性和抗老化性,但制品均为黑色,且档次较低。纳米SiO作为补强剂,在普通橡胶中添加少量后,产品的强度耐磨性和抗老化性等性能均能达到甚至超过传统高档橡胶制品,而且能生产出色彩新颖性能优异的新一代橡胶制品。

如纳米SiO改性的橡胶材料,可以保持颜色长久不变,彩色轮胎侧面胶的抗折性能由原来的万次提高到万次以上。

陶瓷方面的应用在现代氧化物陶瓷生产中,添加少量的纳米AlO,可以使陶瓷更加致密,强度和抗冷热疲劳等性能大幅提高。以纳米SiO代替纳米AlO添加到陶瓷内,采用二相粒子固溶共溶注入以及弥散等复合技术,不但提高了陶瓷材料的强度韧性,而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能,其效果比添加AlO更理想。纺织领域中的应用以纳米SiO和纳米TiO的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添加剂,将纳米SiO和纳米TiO混入化学纤维中,得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能。又如纳米SiO怎么样提高二氧化硅的纯度还可应用于除草剂和杀虫剂中,若在颗粒状的杀虫剂配方中,加入少量纳米SiO会有效地控制和防止有害物产生。

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