Properties of Silica-Intercalated Hectorite

Abstract

Silica-intercalated hectorite with an 001 spacing of 12.6 Å and a N₂ BET surface area of 220 m²/ g was prepared by hydrolysis and oxidation at 500°C of hectorite containing a silicon acetylacetonate complex. The intercalate swelled to higher spacings upon adsorption of water, glycerol, and pyridine, but the silica was not expelled when the interlayers swelled and contracted in successive adsorption/desorption cycles. The surface area measured by isobutane adsorption agrees with the N₂BET surface area, suggesting that the interlayers are available for adsorption of aliphatic hydrocarbons. The intercalated silica did not inhibit the ability of the interlayers to enter into cation-exchange reactions, as judged from Cu²⁺-binding experiments. Infrared studies of NH₃-, pyridine-, and NO₂-adsorption indicate the presence of Bronsted acidity and the absence of Lewis acidity in the interlayer regions.

Резюме

Гекторит с кремнезёмными включениями с (001) параметром решётки 12,6 Å и шющадьы поверхности N₂ БЭТ 220 м²/г был приготовлен путем гидролиза и окисления при 500°С гекторита, содержащего кремне ацетилацетоновый комплекс. Включения набухали (параметр решетки увеличивался) путем адсорбции воды, глицерина и пиридина, но кремнезём не вытеснялся, когда прослойки набухали и сжимались во время чередующихся циклов адсорбции/десорбции. Площадь поверхности, измеренная путем адсорбции изобутана, находилась в согласии в площадью поверхности N₂ БЭТ, указывая на то, что прослойки доступны для адсорбции алифатических углеводородов. Кремнезёмные включения не мешают проходить катионообменным реакциям, о которых можно судить по экспериментом Сu²⁺ связи. Изучение адсорбции МН₃, пиридина, и NO₂ путем инфракрасной спектроскопии указывает на присутствие в области прослоек кислотности Бронстеда и отсутствие кислотности Льюиса. [Е.С.]

Resümee

Hektorit mit eingelagertem Siliziumdioxid, der einen 001 Abstand von 12,6 Å und eine N₂ BET Oberfläche von 220 m²/g aufwies, wurde aus Hektorit, der einen Siliziumacetylaceton-Komplex enthielt, durch Hydrolyse und Oxidation bei 500°C hergestellt. Die Einlagerung quoll nach der Adsorption von Wasser, Glycerin, und Pyridin auf größere Abstände. Das Siliziumdioxid wurde jedoch nicht verdrängt, wenn die Zwischenlagen in aufeinander folgenden Adsorptions/Desorptionszyklen quollen und kontrahierten. Die Oberfläche, die mittels Isobutan-Adsorption gemessen wurde, stimmt mit der N₂ BET Oberfläche überein. Dies deutet darauf hin, daß die Zwischenlagen aliphatische Kohlenwasserstoffe adsorbieren können. Das eingelagerte Siliziumdioxid hinderte die Zwischenlagen nicht, an Kationenaustauschreaktionen teilzunehmen, wie aus Cu²⁺-Bindungsexperimenten hervorgeht. Infrarotuntersuchungen der NH₃-Pyridin-, und NO₂-Adsorptionsprodukte deuten auf die Gegenwart von Brönstedsäure und auf die Abwesenheit von Lewissäure in den Zwischenschichtregionen hin. [U.W.]

Résumé

De l'hectorite intercalée de silice avec un espacement (001) de 12,6 Å et une aire de surface de N₂ BET de 220 m²/g a été préparée par hydrolyse et oxidation à 500°C d'une hectorite contenant un complexe acétylacetonate de silice. L'intercalé a gonflé à de plus hauts espacements lors de l'adsorption d'eau, de glycérol, et de pyridine, mais la silice n'a pas été rejetée quand les intercouches ont gonflé et se sont contractés dans les cycles successifs d'adsorption/désorption. L'aire de surface mesurée par l'adsorption d'isobutane est en accord avec l'aire de surface N₂ BET, suggérant que les intercouches sont disponibles pour l'adsorption d'hydrocarbones aliphatiques. La silice intercalée n'a pas inhibé l'abilité des intercouches d'entrer dans les réactions d’échange de cations, comme il l'a été jugé`a partir d'expériences liant le Cu ²⁺. Des études à I'infrarouge de I'adsorption de NH₃, de pyridine et de NO₂ indiquent la présence d'acidité Bronsted et l'absence d'acidité Lewis dans les régions intercouches. [D.J.]