多孔玻璃的性质_用途及制备.docx

多孔玻璃的性质、用途及制备胥焕岩,王升高(武汉化工学院材料工程系,湖北武汉430073)摘要:介绍了多孔玻璃在科学技术及国民生产中的各种用途.对多孔玻璃的制备工艺原理作了论述,并从玻璃组成、热处理时间和温度、酸度处理以及掺杂等角度阐述了制备工艺中影响孔径大小和分布的因素.比较了康宁工艺和PPG工艺.最后,列举了多孔玻璃的一些性质,指出多孔玻璃研究和应用中尚需解决的问题.关键词:多孔玻璃;制备工艺;孔径大小和分布;性质分类号:TQ171.72文献标识码:A璃;让多孔玻璃吸附甲醇、苯等有机溶液,然后对其进行高温处理,使孔内有机物碳化,进一步高温处理使其无孔化,得到SiO2玻璃—碳复合体,它可以作为各种状态下使用的电阻和低温下所用的测温元件;还可制成多孔玻璃的色谱柱,进行有机物的分子量测量.0引言多孔玻璃是具有数十到数千～的微孔玻璃.它是采用Na2OB2O3SiO2体系,并选择适当的组分利用分相现象制备而得的.它具有比表面积大,微孔径可控制,化学性质稳定,形状一定等优点.自发现以来在固定化酶、病毒过滤、色谱分析、光纤通讯等方面得到了广泛应用,成为无机材料家族中新起的明星.它的应用和发展已成为人们关注的研究课题,各国专家、学者对其应用、开发和理论研究已做了大量工作,笔者对前人的工作加以总结,作此综合评述.c.玻璃深加工6～8将多孔玻璃容器浸渍辐射性盐后,在一定温度下固化,便于放射性元素的运输和埋藏,作为活性放射废料的固定材料;将多孔玻璃先用AgNO3或Cu(NO3)2浸渍,再用氯化物浸渍,经高温固化,制得光色玻璃,该光色玻璃的光敏相浓度超过传统的从熔体制备的光色玻璃,并且高硅氧含量保证了在紫外区有良好的透明性和光敏性;多孔玻璃浸渍CuO、Co2O3等金属盐溶液,再固化可制得性能和石英玻璃相当的蓝、红、黄、绿等各色高硅氧玻璃,可用于窥火孔、耐热滤火器等;让多孔玻璃浸渍在顺磁物质溶液中,再固化,得到高硅磁光玻璃,其热学和化学性质都十分稳定;过渡金属或稀土金属离子掺入到多孔玻璃中可烧结成透明的高温滤光或荧光玻璃.用途1多孔玻璃是纯度大于96%的高硅酸质,具有各种规格的微孔径,巧妙地利用这种微孔径的大小,多孔玻璃的应用大致有以下几方面:a.临床医学及医药品工业多孔玻璃用于分离和提纯微细的生物体与生化物质,进行病毒分离1;多孔玻璃可作为固定化酶的载体材料2,3,它利用多孔玻璃结构稳定,不受微生物感染且与酶结合不影响酶的活性等特点,通过物理或化学的方法使酶与多孔玻璃载体结合(这种固定化酶法主要使用共价键法4),它的最大特点是稳定性好有一定的机械强度,可以使酶反复使用,降低生产成本;利用多孔玻璃吸附速度差分离和提纯蛋白质、干扰素;它还可以应用于临床医学的血液透析上5.b.分析化学利用多孔玻璃对水的良好的吸附特性,将其作为温度感受器和非磨砂不透明玻d.电信通讯多孔玻璃在低温浸PbO、Bi2O3、Cs2O、Rb2O和K2O等高折射率组分,再干燥、固化,可以得到折射率从中心轴向外周成梯度变化(或抛物线变化)的波导纤维.e.其它利用多孔玻璃的比表面积大,孔径分布狭窄且结构均匀,热学、化学和微生物学性质稳定,机械强度高,可透光等特性,还可以用于香烟滤嘴;石油和四氯化碳的精炼;不同沸点的气体、液体、极性化合物(有机酸)和高低分子聚合物的分离;海水脱盐等方面.收稿日期:1999207210.作者简介:胥焕岩(19752),男,黑龙江省绥化市人,在读硕士研究生.第1期胥焕岩等:多孔玻璃的性质、用途及制备41困难,过小则Na2OB2O3相不易被酸液浸出.将2制备2.1制备的工艺原理多孔玻璃可利用玻璃分相而制得8～12.成型好的玻璃或玻璃纤维放入电炉中,在550～670℃下进行分相热处理,经过一段时间后,玻璃中产生强烈的不混溶,导致肉眼可见的乳浊现象,即玻璃分为二相:富硅氧相和富硼酸钠相,它们呈交联结构.将分相好的玻璃放入摩尔分数为5%的含NH4Cl的硫酸溶液,在90℃的水浴中加热,经十天左右的酸处理,使可溶钠硼酸盐相几乎全部溶出,留下了多孔的SiO2骨架,从而形成多孔玻璃,这些微孔是相互连通的.在实际生产工艺中,以硅砂(SiO2),硼砂(Na2B4O7·10H2O),纯碱(Na2CO3)为主要原料,在1500℃下熔融,制得Na2OB2O3SiO2系统玻璃它是Hood在30年代发现的13,14.开始被认为是制造高硅氧玻璃的半成品,现在逐渐成为一种具有多功能用途的功能多孔玻璃材料.分相的原因,一般认为玻璃氧化物熔体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争夺引起的,导致硼氧三角体的相对数量较大,并进一步富集成一定大小而造成的,一般是分成互不相溶的富硅氧相和富碱硼酸盐相.分相后,如形成孤岛液滴状结构,则钠硼相被SiO2相包围,不利于钠硼相的洗涤浸出,相反,如果钠硼相与硅氧相形成互