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Intercalation of Silica in Smectite

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

T. Endo ,
M. M. Mortland  and
T. J. Pinnavaia
T. Endo*
Affiliation:
Department of Crop and Soil Science, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824
M. M. Mortland
Affiliation:
Department of Crop and Soil Science, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824
T. J. Pinnavaia
Affiliation:
Department of Chemistry, Michigan Stage University, East Lansing, Michigan 48824
*
2Present address: National Institute for Research, 1-1 Namiki, Sakura-mura, Niihari-gun Ibaraki 305, Japan.
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Abstract

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Silica has been intercalated in swelling clays by hydrolysis and/or oxidation of tris(acetylacetonato)siIicon(IV) cations, Si(acac)3+, and polychlorosiloxanes, (-SiOCl2-)n, in the interla-mellar regions of the minerals. The Si(acac)3+ ions have been placed on the interlamellar surfaces by ion exchange and by in situ reaction of the acetylacetone-solvated clays with SiCl4. The (-SiOCl2-)n polymers were formed in the interlayers by reaction of adsorbed benzaldehyde with SiCl4. The optimum (001) spacing observed after firing the clays in air at 500°C (12.6 Å) corresponds to the presence of a monolayer of siloxane chains. Nitrogen BET surface areas range from 40 to 240 m2/g, depending on the amount of internal surface covered by the intercalated silica. In some cases, highly ordered products were formed which exhibit four orders of (00ℓ) reflection. Interstratified products with d(001) values between 9.6 and 12.6 Å exhibit surface areas consistent with the presence of a random mixture of totally collapsed interlayers and interlayers containing siloxane monolayers. Attempts to achieve silica intercalation by hydrolysis of SiCl4 in the clay interlayers were not productive.

Резюме

Резюме

Кремнезем был включен в разбухающие глины с помощью гидролиза и/или окисления катионов три (ацетилацетоната) силикона(IV), Si(асас)3+, полихлоросилоксанов (-SiOCl2-)n в межслойных областях минералов. Ионы Si(асас)3+ были помещены на межслойные поверхности ионным обменом и реакцией in situ глин, растворенных в ацетилацетоне, с SiСl4. Полимеры (-SiOCl2)n, образовывались в межслоях реакцией адсорбированного бензалдегида с SiСl4. Оптимальные (001) промежутки, наблюдаемые после прокаливания глин в ваздухе при 500°С (12,6Å) соответствуют присутствию монослоя силоксановых цепей. Азотные ВЕТ поверхностные площади изменяются от 40 до 240 m2/г, в зависимости от размера внутренней поверхности, покрытой внедренным кремнеземом. В некоторых случаях образуются высоко-порядковые продукты, которые проявляют четыре порядка отражения 001. Переслаивающиеся продукты с величинами d(001) в пределах 9,6 и 12,6 Å прявляют поверхностные площади, согласующиеся с присутствием беспорядочной смеси полностью разрушенных межслоев и межслоев, содержащих силоксановые монослои. Попытки достичь интеркалации кремнезема гидролизом SiCl4 в межслоях глины не дали результатов. [N.R.]

Resümee

Resümee

SiO2 wurde in quellfähige Tone durch die Hydrolyse und/oder Oxidation von Tris(acetylacetonato)silicon(IV)-Kationen, Si(acac)3+, und Polychlorosilioxane (-SiOCl2-)n in die Zwischenschichtbereiche der Minerale eingelagert. Die Si(acac)3+-Ionen wurden auf die Zwischenschichtoberflächen durch Ionenaustausch und durch die in situ Reaktionen von in Acetylaceton gelösten Tonen mit SiCl4 aufgebracht. Die (-SiOCl2-)n-Polymere wurden in den Zwischenschichten durch die Reaktion von adsorbiertem Benzaldehyd mit SiCl4, gebildet. Der optimale (001) Schichtabstand, der nach dem Erhitzen der Tone auf 500°C in Luft (12,6 Å) beobachtet wurde, stimmt mit dem Vorhandensein einer Monoschicht von Siloxanketten überein. Stickstoff BET Oberflächenbereiche reichen von 40–240 m2/g, abhängig von der Größe der inneren Oberfläche, die durch das eingelagerte SiO2 bedeckt ist. In einigen Fällen entstehen gut geordnete Produkte, die vier Ordnungen der 00ℓ-Reflexion zeigen. Wechsellagerungsprodukte mit d(001)-Werten zwischen 9,6 und 12,6 Å zeigen Oberflächenbereiche, die mit dem Vorhandensein einer unregelmäßigen Mischung aus volständig zusammengebrochenen Zwischenschichten und Zwischenschichten, die Siloxan-Monoschichten enthalten, übereinstimmen. Versuche, eine SiO2-Einlagerung durch die Hydrolyse von SiCl4, in den Tonzwischenschichten zu erreichen, waren nicht erfolgreich. [U.W.]

Résumé

Résumé

La silice a été intercalatée dans des argiles gonflants par hydrolyse et/ou par oxidation des cations tris(acétylatonato)silicés(IV), Si(acac)3+, et polychlorosilioxanes, (-SiOCl2-)n, dans les régions interfo-laires des minéraux. Les ions Si(acac)3+ ont été placés sur les surfaces interfolaires par échange d'ions, et par la réaction in situ des argiles dissolus à l'acétylatone avec SiCl4. Les polymères (-SiOCl2-)n ont été formées dans les intercouches par la réaction de benzaldehyde adsorbée avec SiCl4. L'espacement (001) optimal observé après la cuisson des argiles à l'air à 500°C (12,6 Å) correspond à la présence d'une mono-couche de chaînes siloxanes. Les régions de surface de nitrogène BET s’étagent de 40 à 240 m2/g, dépendant de l’étendue de surface interne couverte par la silice intercalatée. Dans quelques cas, des produits qui exhibent 4 ordres de reflection (00ℓ sont formés. Des produits interstratifiés avec des valeurs d(001) entre 9,6 et 12,6 Å exhibent des surfaces fidèles à la présence d'un mélange fait au hasard d'intercouches totalement effondrées et d'intercouches contenant des monocouches siloxanes. Des efforts faits pour obtenir l'intercalation de la silice par l'hydrolyse de SiCl4, dans les intercouches d'argile ne se sont pas montrés productifs. [D.J.]

Keywords

HectoriteIntercalationSilicaSmectiteVermiculite
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 28 , Issue 2 , April 1980 , pp. 105 - 110
Copyright
Copyright © Clay Minerals Society 1980

Footnotes

1

Published as Agricultural Experiment Station manuscript #9233.

References

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