Pemurnian UlangSiO2 amorf melalui metode sol-gelabstrakMenggunakan pemurnian ulang, kita menganalisis perkembangan struktural di bawah perlakuan termal sampel xerogel silika disiapkan melalui metode sol gel dengan rasio molar (R) air untuk TEOS R = 5 dan R = 11,66. Kami memperbaiki struktur senyawa menggunakan program Maud dan kami menemukan parameter sel satuan dan posisi atom silica amorf yang dimurnikan untuk seluruh sampel. Hasil menunjukkan bahwa Struktur amorf adalah seperti kuarsa atau kristobalit lunak, tergantung pada nilai-nilai rasio molar dan perlakuan panas dari sampel. Untuk R = 5 struktur kuarsa diperoleh berbeda, sedangkan untuk R = 11,66 kita memperoleh struktur mirip di mana transformasi dari amorf seperti kuarsa ke cristobalite lunak fase amorf terjadi pada sekitar 600 C. Hasil ini menjelaskan kristalisasi sebagian silika di suhu rendah diperoleh pada spesies logam yang hadir.1. PendahuluanKarena sifatnya yang sangat baik, kaca silica telah banyak disoroti. Proses sol-gel adalah metode yang sangat cocok untuk pembuatan gelas oksida dan oleh karena itu menarik ilmu ilmiah dan teknologi untuk mempelajari perkembangan struktural yang terjadi pada seluruh variasi tahap sol-gel untuk proses kaca dan menyelidiki faktor yang mempengaruhi struktur dan sifat [1-3]. Struktur terakhir terjadi secara bertahap [4]. Dalam proses ini struktur akhir berkaitan erat dengan persiapan kondisi sampel, terutama kandungan air [5,6]. Nilai rata-rata dari Si-O-Si sudut di unit struktural yang mendasar menentukan fitur penting dalam struktur utama silika gel, seperti keberadaab struktur linear dominan [6] atau adanya cincin beranggota struktur-n [7-10].Struktur akhir bisa menjadi tiga dimensi tertutup yang tidak terhubung dengan SiO4 berisi cincin yang dibentuk oleh ikatan bilangan tertentu, yang tergantung pada bahan kimia. Statistik dan distribusi cincin n-lipat dalam SiO2 transparan menunjukkan apakah struktur amorf SiO2 adalah seperti kuarsa atau kristobalit berdasarkan dengan nilai-nilai panjang Si-O, sudut O-Si-O dan sudut intertetrahedral Si-O-Si. Dengan demikian, struktur SiO2 amorf dibentuk oleh distribusi statistic cincin n-lipatan di mana hanya beberapa adalah cincin biasa.Kami juga telah melaporkan bahwa penggabungan spesies logam dalam matriks xerogel mempromosikan Proses devitrifikasi pada suhu relatif rendah dengan keberadaan kristalisasi parsial dalam bentuk kuarsa atau kristobalit [11-13]. Tahap yang diperoleh terkait dengan struktur yang sesuai dengan matriks murni yang kita dibentuk dengan parameter yang dikendalikan dalam proses persiapan; Namun, penampilan yang spesifik dari bentuk kristal SiO2 tidak jelas. Dalam karya ini kita menganalisis sifat struktural sampel silika xerogel disiapkan melalui Metode sol-gel menggunakan Rietveld pemurnian ulang untuk menghitung parameter struktural silika xerogel tanpa pencampuran suhu dalam hal perlakuan panas dan air untuk TEOS (R) rasio molar.2. Metode EksperimentalLarutan disiapkan dengan mencampur tetraetil orthosilikat (TEOS), air, dan etanol. Set sampel disusun dengan menggunakan etanol konstan / TEOS perbandingan molar 4: 1 dan rasio molar air untuk TEOS (R) R = 5 dan R = 11,66. Larutan katalis dengan HF untuk mengurangi waktu gelasi sekitar 2 jam pada kondisi kamar, yaitu, sekitar 25 C. Rasio molar HF untuk TEOS yang digunakan adalah 0,015. HF dicampur dengan air dan secara terpisah TEOS dan etanol juga dicampur. Sebuah larutan homogen dari semua komponen diperoleh dengan mencampur mereka sekitar 15 menit dengan menggunakan pengaduk magnetik. Setelah gelasi, semua sampel dipaksa untuk mendapatkan serbuk halus dan kemudian dipanaskan pada 100 C di secara terbuka selama 30 menit.pola Difraksi sinar-X (XRD) diperoleh dengan menggunakan GBC-Difftech MMA difraktometer. Nikel disaring radiasi K Cu ( = 1,54 ) yang digunakan. Analisis ulang dilakukan pada masing-masing pola difraksi menggunakan program Maud. Program ini dikembangkan untuk menganalisis spektrum difraksi dan mendapatkan struktur Kristal ,kuantitas dan fase mikro bersama dengan tekstur dan sisa tegangan. Ini menerapkan RITA / Rista Metode yang dikembangkan oleh Wenk et al [16] dan Ferrari dan Lutterotti [17].3. Hasil dan diskusiKomoponen utama dari difraksi adalah pita lebar yang terletak di bagian kiri difraktogram tersebut. Perlakuan suhu ditingkatkan, pita ini mengalami sedikit pergeseran nilai-nilai yang lebih rendah dari sudut difraksi 2. Untuk sampel-siap (25 C) posisi pita utama adalah sekitar 23 dan dengan perlakuan panas sampel pada 600 C digeser ke 22 , dan untuk sampel yang dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi (~800 C), terletak di 21 . Hal ini penting karena kristobalit yang memiliki puncak difraksi utama pada 21 . Banyak Sekali penulis telah berkorelasi dengan pergeseran pita lebar, yang disebabkan oleh perlakuan panas ke perubahan konformasi struktur jaringan silica [18-22]. Perilaku dari Difraktogram untuk R = 5, Gambar. 1b, dimana sampel dengan perlakuan panas itu mirip dengan sampel dengan R = 11,66. Kesamaan dalam posisi puncak difraksi pertama dalam kuarsa amorf (trigonal, grup ruang P3221) dan masing-masing amorf silika di bawah perlakuan temperetur pada 25, 200, 400 C untuk R = 11,66, dan silika amorf di bawah perlakuan temperature pada 25, 200, 400, 600, 800 dan 1000 C untuk R = 5, telah menyebabkan saran bahwa ada hubungan struktural yang dekat lebih panjang pendek skala antara fase tersebut.Asumsi yang sama telah dibuat untuk low-kristobalit (tetragonal, grup ruang P41212) dan silika amorf di bawah perlakuan panas di 600, 800, dan 1000 C untuk R = 11,66. Tabel 1 menunjukkan sel satuan parameter dan posisi atom silika amorf halus untuk seluruh sampel, masing-masing. Kerangka mengandung cincin heksagonal yang dibentuk oleh SiO4 tetrahedra dan atom oksigen (Gambar. 2, 3). Dengan demikian, untuk R = 11,66, ada transisi fase dari kuarsa amorf ke kristobalit lunak pada 600 C untuk silika amorf dibawah perlakuan panas. Bagian amorf silikon juga telah dihasilkan dimetode komputasi efisien oleh sel amorf alat komputasi dalam program perangkat lunak dari Accelrys Inc untuk membandingkan model yang diperoleh Sel amorf dengan yang eksperimental. sel amorf melaksanakan simulasi atomistik pada sel amorf diperoleh setelah pemurnian ulang . Perhitungan dinamika dilakukan dengan pilihan program menggunakan forcefield COMPASS. Kami menemukan hasil yang bagus antara parameter sel diperoleh setelah analisis ulang dan simulasi sel amorf. Untuk R = 5, fase kuarsa dipanaskan pada 25, 200, dan 400 C memiliki struktur kerangka SiO4 tetrahedra terbatas. struktur silika amorf di bawah 600 C terdiri dari cincin dan rantai yang dibentuk oleh atom Si dan O. Jarak dari Si-Si dan O-O sama dengan 2,184 dan 1,505 , masing-masing. Di atas suhu ini, struktur mulai membuka dan akibatnya kisi parameter meningkat, meskipun struktur halus juga sesuai kuarsa amorf, tetapi dengan menggunakan model struktural ini untuk perbaikan tidak mungkin untuk mendapatkan struktur yang handal dan seharusnya diperlukan untuk melakukan perbaikan dengan menggunakan struktur lain bukannya trigonal tersebut.Hasil menunjukkan bahwa fase amorf yang terbentuk pada sampel melalui metode sol-gel tergantung dari faktor berikut: a) parameter pembentukan, khususnya, rasio molar air untuk TEOS (R), dan b) perlakuan panas. Untuk R = 5, fase amorf sesuai dengan berbagai tahap seperti kuarsa yang membentang dari 25 C ke di atas 1000 C, sedangkan untuk R = 11,66 fase amorf sesuai dengan struktur seperti kuarsa untuk suhu dari 25 sampai 600 C dan perubahan fase rendah kristobalit seperti untuk suhu di atas 600 C. Hal ini juga diketahui bahwa dalam proses sol-gel jumlah air sangat mempngaruhi struktur produk akhir [23,24]. Di khususnya dalam pekerjaan sebelumnya kami telah melaporkan bahwa konten rendah air , seperti R = 5 digunakan dalam pekerjaan ini, mempromosikan pembentukan kaca dengan struktur yang lebih terbuka. Penggunaan nilai di atas R = 5, seperti = 11,66, mempromosikan pembentukan struktur dekat dan dengan demikian tiga dimensi jaringan diperoleh dengan menggunakan rasio molar ini [6].Kami juga telah melaporkan bahwa penggabungan spesies logam di matriks xerogel mempromosikan proses devitrifikasi pada suhu relative rendah dengan kehadiran kristalisasi parsial dalam bentuk kuarsa atau kristobalit [11-13]. Struktur fase yang diperoleh adalah terkait erat dengan struktur yang sesuai dengan matriks murni yang diperoleh dengan mengontrol parameter pembentukan; Namun, penampilan bentuk kristal spesifik SiO2 tidak jelas. Ketika Ag agregat dimasukkan ke sampl SiO2 amorf sol-gel, kami mengamati bahwa sampel ini dapat mengkristal menjadi fase kristobalit pada temperatur yang lebih lebih rendah dari yang ditentukan oleh diagram fase bahan ini. Struktur ini diperoleh pada sampel dibuat dari sol-gel solusi prekursor dimana hidrolisis ditingkatkan; yang terakhir ini dicapai dengan menggunakan larutan dengan rasio H2O tinggi / tetraetil ortosilikat (TEOS). Kristalisasi tidak diamati dalam sampel setiap saat dengan rasio H2O/TEOS sama atau lebih rendah dari R = 5.Dalam kasus Pd agregat dimasukkan ke sampel SiO2 amorf menggunakan air / TEOS perbandingan molar 11,66, kami menemukan bahwa selain mempromosikan kristalisasi parsial untuk kuarsa dan kemudian munculnya fase kristal rendah kristobalit [25]. Kami pikir, menurut hasil dalam pekerjaan ini, yang menggunakan rasio molar R = 5 kristalisasi parsial matriks amorf akan hanya kuarsa dan bahwa hal itu dapat dipertahankan pada suhu yang tinggi.4. KesimpulanHasil pemurnian sampel dipreparasi melalui metodesol-gel Metode dengan rasio molar R = 5 dan R = 11,66 menunjukkan bahwa struktur amorf seperti kuarsa atau low-kristobalit. Untuk nilai-nilai R relatif rendah (R = 5) kita memperoleh struktur terbuka. Tahap kuarsa di bawah 25, 200 dan 400 C memiliki struktur yang kerangka tak terbatas dari SiO4 tetrahedra. Struktur silika amorf di bawah 600 C terdiri dari cincin dan rantai molekul yang dibentuk oleh atom Si dan O . Pada rasio 11,66 menujukan kristal yang lebih dekat di mana transformasi dari kuarsa amorf ke low kristobalit amorf pada suhu 600C.

This result can givelight about the causes of obtaining the devitrification processwhen particles of metallic species are incorporated to theamorphous matrix. In particular, the partial crystallization oflow-cristobalite from silica xerogels with R=11.66 atrelatively low temperatures for Ag aggregates, the absenceof any type of crystallization for samples with R=5, and thepartial crystallization to quartz and then to low-cristobalite inthe case of Pd aggregates, could be explained with thisresults.