开孔瓷球的制备及其脱硅

图2中780～800 cm。1的0．Si一0对称伸缩振动峰为石英相的特征双峰。从图中口曲线未脱硅陶瓷球的红外光谱和b～d曲线不同脱硅时间下脱硅陶瓷球的红外光谱比较可知，随着脱硅时间的增加，石英相对应的特征双峰逐渐降低，这说明脱硅过程也很大程度上降低了石英相的含量。462 cm。1的Si一0弯曲振动峰为非晶玻璃态的特征峰，该特征峰随着脱硅时间的增加逐渐降低，这再次证明了随着脱硅过程的进行，陶瓷表面的玻璃态物质逐渐减少；并且随着脱硅时间的增加，对应骨架Si原子的Si-O非对称伸缩振动峰(1216 cm。1)也逐渐降低。这种变化说明，除了开孔陶瓷表面的非晶玻璃态和石英相外，陶瓷骨架结构中的Si原子也逐渐被溶解到了碱液中。从图2中可以看到，骨架中A1原子对应的Si-0．A1非对称伸缩振动峰(1087 cm。1)随着脱硅时间的增加逐渐，该特征峰相对强度的增加是由于Al原子的相对含量而引起。脱硅过程了陶瓷颗粒表面覆盖的玻璃态物质，使得大量的高铝含量的物质裸露在溶液中，从而进一步提高了开孔瓷球的比表面积。经BET法测定，开孔瓷球的比表面积在未脱硅前为0．85 m2／g，经脱硅处理后，比表面积增加至7．5 m2／g。通过N，吸附法测定脱硅前后开孔瓷球的孔径变化结果分析可知，由于表面玻璃态的产生，使得未脱硅的开孔瓷球中有大量的孔隙被玻璃态物质填充，很少量的尺度在3～4 nm范围内的孔隙分布。这些孔隙是开孔瓷球经高温烧结后自然形成的。未脱硅的瓷球没有明显的介孔结构，经过碱处理脱硅4 h后生成大量3～4 nm的孔隙结构，这是由于碱液溶蚀了玻璃态物质。由于此时脱硅时间较短，因此在碱液的溶蚀下，只形成了3～4 nm的微小孔隙。脱硅处理10 h后，开孔瓷球中尺寸在3～4 nm的孔隙数目有少量的减少，而5～50 nm的孔隙数目大量增加。这说明随着脱硅时间的增加，孔隙在碱液的进一步腐蚀下逐渐扩大，从而出现了大量5—50 nm的介孔孔隙。

 

结束语

 

1)本开孔瓷球具有大量的宏孔结构，不同于以往的微孔结构的吸附材料，宏孔的出现有利于流体介质在吸附材料中的流动，也有利于被吸附离子在吸附材料表面的扩散。由于本工作的目的是通过高温烧结法来制备开孔瓷球，因此玻璃态的析出是不可避免的。析出了足量的玻璃态物质，才可以使得陶瓷颗粒之间紧密地连接在一起，并且形成具有一定外形的球状结构体。

 

2)高硅组分的玻璃态物质析出有利于开孔瓷球脱硅过程的进行。通过烧结，使得高硅组分在脱硅之前便分布于制品表层，从而使其在脱硅过程中可以更快地溶解到碱液中。并且高硅组分的析出大大降低了残留在内部的硅含量，使得玻璃态物质被腐蚀殆尽后，脱硅过程可以更进一步地提高开孔瓷球中铝原子的相对含量。通过脱硅处理，开孔瓷球在获得活性表面的同时，获得了更大的比表面积。