正文

矽藻土

(2024-06-29 16:45:22) 下一個

矽藻土是每個做合成人比較常用的東西,過濾很多細微顆粒或者粘稠的東西時,第一會想到搭個抽濾,墊層矽藻土過濾一下。

矽藻土是一種矽質岩石為主要成分的助濾劑。有機合成實驗室裏經常出現它的身影,很多地方都需要用到它。它主要用於過濾鈀碳一類的金屬(異相催化劑),以及去除在分液時產生的乳濁液。

矽藻土是什麽

矽藻土是億萬年前矽藻遺骸形成的生物成因矽質 沉積岩,被譽為“孕育生命的海底草原” 。這種藻類的特點是被矽酸(二氧化矽,SiO2)的外殼包裹。屍體中的有機物分解後,隻留下矽酸,矽酸漸漸積累而成矽藻土。圖上可以看到矽藻有無數個細孔。將這些不溶性粒子攢聚在一起就能達到隻允許液體透過的效果,廣泛地被用作助濾劑。矽藻土裏矽藻種類超過了200種。矽藻土中也包含其他的非矽藻類殘留物。

矽藻土的形成涉及幾個步驟:
  1. 矽藻的生長: 矽藻是一種微觀藻類,生長在海洋、湖泊和河流等水生環境中。
  2. 二氧化矽提取: 矽藻從水中提取二氧化矽,並用它來構建複雜且多孔的細胞壁,稱為矽藻殼。
  3. 死亡與積累: 當矽藻死亡時,它們的矽藻殼會沉入水體底部,隨著時間的推移不斷積累。矽藻土材料的堆積可形成層或沉積物。
  4. 合並: 數百萬年來,積累的矽藻材料經曆壓實和固結,形成矽藻岩。
  5. 礦業: 矽藻土礦床通常從采石場或礦坑中開采,然後對材料進行加工以獲得所需的產品,該產品通常是細粉末。

     

    為什麽矽藻土是優秀的助濾劑

    矽藻土有別於其他傳統的三維多孔材料,矽藻土 擁有獨特的納米至微米尺度的高重複性三維多孔結 構,輕質、優異的機械強度,高比表麵積、熱穩定性和極 低的密度等特性,作為一種廉價易得的生物矽礦物廣 泛應用於工業、農業、能源、建材、環境。

    矽藻土作為古老單細胞矽藻的數百萬年生物遺骸 的產物,延續了矽藻殼體的天然納米結構。矽藻土的 微孔結構具備有序性,如圖 1所示,其外觀形貌有圓盤 狀、直鏈狀、羽狀、針狀等,每一種矽藻都有其獨特的表 麵特征 。表麵具有各種特定的特征,例如尖刺、孔、 脊和刺 。矽藻土的孔徑從微米到納米尺度,小孔孔 徑為 20~50nm,大孔孔徑為 100~300nm,孔隙率高 達 90%。目前已知存在 2×105 種矽藻,構成了 105 ~ 106種三維矽藻土殼體 。

    矽藻土在過濾液體,去除雜質後回收澄清的液體的整個過程在很多產業裏發揮著重要的作用。

    當用無數個有過濾功能的矽藻來過濾液體時,這無數個矽藻就相當於無數個帶有微小氣孔的形狀各異的粒子,這些粒子集中在濾麵上形成一道緊密的且對液體抵抗力弱的“膜”,當液體通過時,液體中的固態小顆粒被完美地捕捉,這樣澄清的液體就得到了。並且“膜”還有防汙染功能,長時間的連續過濾不成問題。

    但是有一定孔徑濾紙被用來過濾時,會與細微固體發生摩擦。矽藻土憑借其獨特的性質,使澄清的濾液更快地流出。在合成中常見的鈀催化反應,銠催化,雷尼鎳等反應後處理就常常用矽藻土過濾。

     

    負載在矽藻土上的碳酸銀(I)被稱為Fetizon試劑,Fetizon試劑可作為溫和的氧化劑,容易購買。

    氟化鉀-矽藻土被用作溫和的異相堿性催化劑,用於烷基化、親核芳香族取代、邁克爾加成、磷酰胺合成和有機錫廢物清除。1979年,Ando和Yamawaki首次報道了負載在矽藻土上的氟化鉀催化碳和雜原子的烷基化。使用KF-矽藻土進行烷基化的一個例子是苯胺的單烯丙基化。傳統法合成二級烯丙基苯胺為了防止生成叔胺,需要過量的苯胺和較長的反應時間。

    在乙腈回流的條件下,KF-cellite(1.25當量)的存在下,加入與親電試劑(見下文)相比僅輕微過量的苯胺(1.20當量),即能在短時間內(2-8小時)收獲單烯丙基化的產物,分離收率為67-93%(下圖)。

    當然,矽藻土不僅在化學合成中應用,在生物醫藥,工業上麵應用也是十分廣泛,而且隨著不斷的研究,有更多的使用場景和科研用途也被發現,比如用於藥物的遞送,止血材料,酶催化的載體等等。

    另外,和很多細小粉末物類似,矽藻土在使用的過程中要特別注意防護,不要被吸入

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (0)
評論
目前還沒有任何評論
登錄後才可評論.