Tlhahisong le bophelong, gel ea silica e ka sebelisoa ho omisa N2, moea, hydrogen, khase ea tlhaho [1] joalo-joalo. Ho ea ka acid le alkali, desiccant e ka aroloa ka: acid desiccant, alkaline desiccant le desiccant e sa nke lehlakore [2]. Gelisi ea silica e bonahala e le se omisitsoeng se sa nke lehlakore se bonahalang eka se omella NH3, HCl, SO2, joalo-joalo Leha ho le joalo, ho ea ka pono ea molao-motheo, gel ea silika e entsoe ka likarolo tse tharo tsa intermolecular dehydration ea limolek'hule tsa orthosilicic acid, 'mele o ka sehloohong ke SiO2, 'me bokaholimo bo na le lihlopha tsa hydroxyl tse ngata (sheba setšoantšo sa 1). Lebaka leo ka lona gel ea silica e ka monyang metsi ke hore sehlopha sa silicon hydroxyl holim'a gel ea silika se ka etsa li-intermolecular hydrogen bonds le limolek'hule tsa metsi, kahoo e ka khahlisa metsi 'me kahoo e bapala karolo ea ho omisa. Gelisi ea silika e fetolang mebala e na le li-ion tsa cobalt, 'me ka mor'a hore metsi a adsorption a fihle ho saturation, li-ion tsa cobalt tse ka har'a silika ea silika e fetolang mebala e fetoha hydrated cobalt ion, e le hore gel ea silika e putsoa e fetohe pinki. Kamora ho futhumatsa gel ea silika e pinki ka 200 ℃ ka nako e itseng, maqhama a hydrogen pakeng tsa gel ea silika le limolek'hule tsa metsi aa robeha, 'me gel ea silika e senyehileng e tla fetoha e putsoa hape, e le hore setšoantšo sa sebopeho sa silicic acid le silica gel se khone. e sebelisoe hape joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 1. Kahoo, kaha bokaholimo ba gel ea silika bo na le lihlopha tse ngata tsa hydroxyl, bokaholimo ba gel ea silica bo ka boela ba theha li-intermolecular hydrogen bonds le NH3 le HCl, joalo-joalo, 'me ho ka' na ha se ke ha e-ba le mokhoa oa ho sebetsa joaloka desiccant ea NH3 le HCl, 'me ha ho na tlaleho e nepahetseng libukeng tse teng. Joale liphello e bile life? Sehlooho sena se entse lipatlisiso tse latelang tsa liteko.
FEIE. 1 Setšoantšo sa sebopeho sa ortho-silicic acid le silica gel
2 Karolo ea Teko
2.1 Ho hlahlojoa ha sebaka sa tšebeliso ea silica gel desiccant - Ammonia Pele, gel ea silika e silafetseng e ile ea kenngoa metsing a silafetseng 'me e tsitsitse metsi a ammonia ka ho latellana. Gel ea silica e senyehileng e fetoha pinki ka metsing a kolobisitsoeng; Ka ammonia e teteaneng, silicone e fetolang mebala e qala ho ba khubelu ebe butle-butle e fetoha boputsoa bo bobebe. Sena se bontša hore silica gel e ka monya NH3 kapa NH3 ·H2 O ka ammonia. Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2, calcium hydroxide e tiileng le ammonium chloride li tsoakoa ka ho lekana 'me li futhumatsoa ka har'a tube ea teko. Khase e hlahisoang e tlosoa ka lime ea alkali ebe ka gel ea silica. 'Mala oa silika o haufi le tsela ea ho kena o fetoha o bobebe ('mala oa boholo ba kopo ea silica gel desiccant setšoantšong sa 2 se hlahlojoa - ammonia 73, karolo ea 8 ea 2023 e tšoana hantle le' mala oa silika e kolobisitsoeng. metsing a ammonia a teteaneng), mme pampiri ea tlhahlobo ea pH ha e na phetoho e hlakileng. Sena se bontša hore NH3 e hlahisitsoeng ha e so fihle pampiring ea tlhahlobo ea pH, 'me e se e bapalitsoe ka botlalo. Kamora nako, emisa ho futhumatsa, ntša karolo e nyane ea silika ea gel ball, e kenye ka metsing a silafetseng, eketsa phenolphthalein metsing, tharollo e fetoha e khubelu, e bontšang hore gel ea silica e na le phello e matla ea adsorption. NH3, ka mor'a hore metsi a hloekisitsoeng a khaotsoe, NH3 e kena metsing a silafetseng, tharollo ke alkaline. Ka hona, hobane gel ea silica e na le adsorption e matla bakeng sa NH3, silicone e omisang e ke ke ea omella NH3.
FEIE. 2 Ho hlahlojoa ha bophara ba tšebeliso ea silica gel desiccant - ammonia
2.2 Ho hlahlojoa ha sebaka sa tšebeliso ea silica gel desiccant - hydrogen chloride e qala ho chesa lihlahisoa tsa NaCl ka lebone la lebone la joala ho tlosa metsi a metsi ka har'a likarolo tse tiileng. Ka mor'a hore sampuli e pholisoe, sulfuric acid e kopantsoeng e kenngoa ho lintho tse tiileng tsa NaCl ho hlahisa li-bubble tse ngata hang-hang. Khase e hlahisoang e fetisetsoa ka har'a tube ea spherical e omisang e nang le silica gel, 'me pampiri ea tlhahlobo ea pH e metsi e behoa qetellong ea tube ea ho omisa. Gelisi ea silica e qetellong e fetoha botala bo khanyang, 'me pampiri e metsi ea tlhahlobo ea pH ha e na phetoho e hlakileng (sheba setšoantšo sa 3). Sena se bontša hore khase ea HCl e hlahisitsoeng e khabisitsoe ka ho feletseng ke silica gel 'me ha e balehe moeeng.
Setšoantšo sa 3 Patlisiso mabapi le boholo ba tšebeliso ea silica gel desiccant - hydrogen chloride
Gelisi ea silica e ne e khabisitse HCl 'me e fetohile e tala e khanyang e ile ea kenngoa ka har'a tube ea teko. Kenya gel e ncha ea silika ka har'a tube ea teko, eketsa concentrated hydrochloric acid, gel ea silika le eona e fetoha 'mala o motala o khanyang, mebala e' meli e tšoana hantle. Sena se bonts'a khase ea silika ea gel ka har'a tube e omisang e chitja.
2.3 Ho hlahlojoa ha sebaka sa kopo ea silica gel desiccant - sulfur dioxide E kopantsoeng le sulfuric acid e nang le sodium thiosulfate e tiileng (sheba Setšoantšo sa 4), NA2s2 O3 + H2 SO4 ==Na2 SO4 + SO2 ↑+S↓+H2 O; Khase e hlahisoang e fetisoa ka har'a tube e omisang e nang le gel ea silica e silafetseng, gel ea silica e silafetseng e fetoha botala bo botala bo khanyang, 'me pampiri ea litmus e putsoa qetellong ea pampiri ea teko ea metsi ha e fetohe haholo, e leng se bontšang hore khase ea SO2 e hlahisitsoeng. e khahliloe ka botlalo ke bolo ea silika ea gel 'me ha e khone ho baleha.
FEIE. 4 Ho hlahloba sebaka sa tšebeliso ea silica gel desiccant - sulfur dioxide
Tlosa karolo ea bolo ea silika ea gel 'me u e kenye ka metsing a silafetseng. Ka mor'a ho leka-lekanya ka ho feletseng, nka lerotholi le lenyenyane la metsi holim'a pampiri e putsoa ea litmus. Pampiri ea teko ha e fetohe haholo, e bontšang hore metsi a hloekisitsoeng ha a lekaneng ho senya SO2 ho tloha gel ea silica. Nka karolo e nyenyane ea bolo ea silika ea gel 'me ue chese ka har'a tube ea teko. Beha pampiri e metsi e putsoa ea litmus molomong oa tube ea teko. Pampiri e putsoa ea litmus e fetoha e khubelu, e bontšang hore ho futhumatsa ho etsa hore khase ea SO2 e tlosoe ho tloha bolo ea silika ea gel, kahoo e etsa hore pampiri ea litmus e be khubelu. Liteko tse ka holimo li bontša hore silica gel e boetse e na le phello e matla ea adsorption ho SO2 kapa H2 SO3, 'me e ke ke ea sebelisoa bakeng sa ho omisa khase ea SO2.
2.4 Ho hlahloba sebaka sa tšebeliso ea silica gel desiccant - Carbon dioxide
Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 5, sodium bicarbonate solution e rothang phenolphthalein e bonahala e le khubelu e bobebe. Sodium bicarbonate solid e futhumatsoa 'me motsoako oa khase o hlahisoang o fetisoa ka har'a tšupu e omisang e nang le likarolo tse omisitsoeng tsa silica gel. Silika gel ha e fetohe haholo mme sodium bicarbonate e rothang le phenolphthalein e bapatsa HCl. Ion ea cobalt ka gel ea silica e silafetseng e etsa tharollo e tala e nang le Cl- 'me butle-butle e fetoha e se nang mebala, e bontšang hore ho na le mochine oa khase oa CO2 qetellong ea tube ea spherical drying. Gel ea silika e botala bo khanyang e kenngoa ka metsing a hloekisitsoeng, 'me gel ea silica e fetotsoeng butle-butle e fetoha mosehla, e leng se bontšang hore HCl e kentsoeng ka silika e hloekisitsoe ka metsing. Tekanyo e nyane ea tharollo e kaholimo ea metsi e ile ea eketsoa tharollong ea silevera ea nitrate e entsoeng ka asiti ea nitric ho theha pula e tšoeu. Tharollo e nyane ea metsi e theohile holim'a pampiri e mengata ea tlhahlobo ea pH, 'me pampiri ea teko e fetoha e khubelu, e bontšang hore tharollo e na le asiti. Liteko tse ka holimo li bontša hore silica gel e na le adsorption e matla ho khase ea HCl. HCl ke molek'hule ea polar e matla, 'me sehlopha sa hydroxyl se holim'a silika ea silika le sona se na le polarity e matla,' me tse peli li ka 'na tsa theha li-intermolecular hydrogen bond kapa tsa ba le tšebelisano e batlang e le matla ea dipole dipole, e leng se hlahisang matla a batlang a le matla a intermolecular pakeng tsa holim'a silika. gel le limolek'hule tsa HCl, kahoo gel ea silica e na le adsorption e matla ea HCl. Ka hona, silicone e omisang e ke ke ea sebelisoa ho omisa ho baleha ha HCl, ke hore, gel ea silica ha e bapatse CO2 kapa e le karolo ea adsorb CO2 feela.
FEIE. 5 Ho hlahloba sebaka sa tšebeliso ea silica gel desiccant - carbon dioxide
E le ho paka ho ata ha gel ea silica ho khase ea carbon dioxide, liteko tse latelang li tsoela pele. Ho ile ha ntšoa bolo ea gel ea silica ka har'a tube e chitja ea ho omisa, 'me karolo ea aroloa ka sodium bicarbonate solution e rothang phenolphthalein. Tharollo ea sodium bicarbonate e ile ea ntšoa mebala. Sena se bontša hore gel ea silica e kenya carbon dioxide, 'me ka mor'a hore e qhibilihe ka metsing, carbon dioxide e senya motsoako oa sodium bicarbonate, ho etsa hore tharollo ea sodium bicarbonate e nyamele. Karolo e setseng ea bolo ea silicone e futhumatsoa ka har'a tube e omileng ea teko, 'me khase e hlahisoang e fetisetsoa ka tharollo ea sodium bicarbonate e rothang phenolphthalein. Haufinyane, tharollo ea sodium bicarbonate e fetoha ho tloha bofubelu bo khanyang ho ea ho se se nang 'mala. Sena se boetse se bonts'a hore silika ea silika e ntse e na le matla a adsorption bakeng sa khase ea CO2. Leha ho le joalo, matla a adsorption ea silica gel ho CO2 e nyenyane haholo ho feta ea HCl, NH3 le SO2, 'me carbon dioxide e ka adsorbed hanyenyane feela nakong ea teko ea Setšoantšo sa 5. Lebaka leo ka lona gel ea silica e ka khonang ho ba le CO2 e ka 'nang ea e-ba teng. hore silica gel le CO2 li etsa li-intermolecular hydrogen bonds Si — OH… O =C. Hobane athomo e bohareng ea carbon ea CO2 ke lebasetere la sp, 'me athomo ea silicon ka silika gel ke lebasetere la sp3, molek'hule ea CO2 ha e sebelisane hantle le bokaholimo ba silika gel, e leng se bakang matla a adsorption a silika gel ho carbon dioxide e batlang e lekana. nyane.
3.Papiso pakeng tsa ho qhibiliha ha likhase tse 'nè metsing le boemo ba adsorption holim'a gel ea silica Ho tloha liphellong tse ka holimo tsa liteko, ho ka bonoa hore silica gel e na le matla a matla a adsorption bakeng sa ammonia, hydrogen chloride le sulfur dioxide, empa matla a manyane a adsorption bakeng sa carbon dioxide (sheba Lethathamo la 1). Sena se tšoana le ho qhibiliha ha likhase tse 'nè metsing. Sena se ka 'na sa bakoa ke hore limolek'hule tsa metsi li na le hydroxy-OH,' me bokaholimo ba gel ea silica le eona e na le hydroxyl e ngata, kahoo ho qhibiliha ha likhase tsena tse 'nè metsing ho tšoana haholo le ho kenngoa ha eona holim'a silika ea silika. Har'a likhase tse tharo tsa khase ea ammonia, hydrogen chloride le sulfur dioxide, sulfur dioxide e na le ho qhibiliha ho honyenyane ka ho fetisisa metsing, empa ka mor'a ho hasoa ke silika gel, ke eona e thata ka ho fetisisa ho senya har'a likhase tse tharo. Ka mor'a hore gel ea silica e khabise ammonia le hydrogen chloride, e ka tšeloa ka metsi a qhibilihisang. Ka mor'a hore khase ea sulphur dioxide e kenngoe ke gel ea silica, ho thata ho e qhibiliha ka metsi, 'me e tlameha ho futhumatsoa ho fihlela e senyeha ho tloha holim'a gel ea silika. Ka hona, khase ea likhase tse 'nè holim'a gel ea silika e tlameha ho baloa ka mokhoa oa theory.
4 Palo ea khopolo-taba ea tšebelisano pakeng tsa gel ea silica le likhase tse 'nè e hlahisoa ho software ea quantumization ORCA [4] tlas'a moralo oa theory of density functional theory (DFT). Mokhoa oa DFT D/B3LYP/Def2 TZVP o ile oa sebelisoa ho bala mekhoa ea tšebelisano le matla lipakeng tsa likhase tse fapaneng le gel ea silica. E le ho nolofatsa lipalo, lihlahisoa tsa silika tsa gel li emeloa ke limolek'hule tsa tetrameric orthosilicic acid. Liphetho tsa lipalo li bontša hore H2 O, NH3 le HCl kaofela li ka theha maqhama a hydrogen le sehlopha sa hydroxyl holim'a silika ea silika (sheba setšoantšo sa 6a ~ c). Li na le matla a batlang a le matla a tlamang holim'a silika ea gel (sheba Lethathamo la 2) 'me li khabisoa habonolo holim'a silika ea gel. Kaha matla a tlamang a NH3 le HCl a tšoana le a H2 O, ho hlatsoa metsi ho ka lebisa ho senyeha ha limolek'hule tsena tse peli tsa khase. Bakeng sa molek'hule ea SO2, matla a eona a tlamang ke -17.47 kJ/mol feela, e nyane haholo ho feta limolek'hule tse tharo tse kaholimo. Leha ho le joalo, teko e netefalitse hore khase ea SO2 e khabisoa habonolo holim'a gel ea silika, esita le ho hlatsoa ho ke ke ha e senya, 'me ho futhumatsa feela ho ka etsa hore SO2 e balehe holim'a gel ea silika. Ka hona, re hakanya hore SO2 e kanna ea kopana le H2 O holim'a gel ea silica ho etsa likaroloana tsa H2 SO3. Setšoantšo sa 6e se bontša hore molek'hule ea H2 SO3 e etsa li-bond tse tharo tsa hydrogen le liathomo tsa hydroxyl le oksijene holim'a gel ea silica ka nako e le 'ngoe,' me matla a tlamang a phahame ho feta -76.63 kJ / mol, e hlalosang hore na ke hobane'ng ha SO2 e adsorbed ka gel ea silika ho thata ho baleha ka metsi. CO2 e seng polar e na le bokhoni bo fokolang ba ho tlama ka gel ea silica, 'me e ka khabisoa ka mokhoa o itseng feela ke gel ea silica. Le hoja matla a tlamang a H2 CO3 le gel ea silica le tsona li fihlile -65.65 kJ / mol, tekanyo ea phetoho ea CO2 ho H2 CO3 e ne e se e phahameng, kahoo tekanyo ea adsorption ea CO2 e ile ea boela ea fokotseha. E ka bonoa ho tsoa boitsebisong bo ka holimo hore polarity ea molek'hule ea khase hase eona feela tekanyo ea ho ahlola hore na e ka ba adsorbed ke gel ea silika, 'me tlamahano ea hydrogen e entsoeng ka holim'a silika ea gel ke lebaka le ka sehloohong la ho ba le adsorption e tsitsitseng.
Sebopeho sa silica gel ke SiO2 ·nH2 O, sebaka se seholo sa silika sa gel le sehlopha se ruileng sa hydroxyl holim'a metsi se etsa hore silica gel e sebelisoe e le se omisang se se nang chefo se nang le ts'ebetso e babatsehang, 'me se sebelisoa haholo tlhahiso le bophelo. . Ka pampiri ena, ho netefalitsoe ho tsoa likarolong tse peli tsa liteko le lipalo tsa theoretical hore silica gel e ka adsorb NH3, HCl, SO2, CO2 le likhase tse ling ka li-intermolecular hydrogen bonds, kahoo silica gel e ke ke ea sebelisoa bakeng sa ho omisa likhase tsena. Sebopeho sa silica gel ke SiO2 ·nH2 O, sebaka se seholo sa silika sa gel le sehlopha se ruileng sa hydroxyl holim'a metsi se etsa hore silica gel e sebelisoe e le se omisang se se nang chefo se nang le ts'ebetso e babatsehang, 'me se sebelisoa haholo tlhahiso le bophelo. . Ka pampiri ena, ho netefalitsoe ho tsoa likarolong tse peli tsa liteko le lipalo tsa theoretical hore silica gel e ka adsorb NH3, HCl, SO2, CO2 le likhase tse ling ka li-intermolecular hydrogen bonds, kahoo silica gel e ke ke ea sebelisoa bakeng sa ho omisa likhase tsena.
３
FEIE. 6 Mekhoa ea tšebelisano lipakeng tsa limolek'hule tse fapaneng le bokaholimo ba silika ea silika e baloang ka mokhoa oa DFT
Nako ea poso: Nov-14-2023
