胶体组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供胶体组合物及其制备方法。胶体组合物包括硅酸盐和分散在其中的金属。胶体组合物进一步包括稳定剂，如季胺，以增强负载在硅酸盐中的金属的分散。胶体组合物可以制成使金属以可控方式分散在硅酸盐中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】胶体组合物及其制备方法专利
本专利技术主要涉及胶体组合物及其制备方法。更具体地，本专利技术涉及胶体二氧化硅，例如其中分散有金属含量范围很大的金属、并以可控方式分散的二氧化硅。
技术介绍
胶体物质例如胶体二氧化硅的制备和应用是普遍公知的。例如，表面涂有金属的胶体二氧化硅是公知和普遍使用的。通常，首先合成胶体二氧化硅。然后用金属氧化物对胶体进行涂覆。在该过程中，根据初始金属材料的特性和使用的涂覆方法，获得带负电荷和带正电荷的表面。含金属的胶体二氧化硅可用于许多种用途，例如电子工业中的化学机械抛光剂、特种涂覆用途、以及在催化工艺中作为载体材料。尽管具有这些应用多样性，但传统类型的硅胶具有一些缺点。由于通常将金属引入胶体二氧化硅颗粒的表面，因此加入至二氧化硅颗粒的金属成分的量和类型实际上受到颗粒表面积和表面形貌的限制。而且，传统的表面经处理的硅溶胶在中性pH条件下，即pH6-8时，是不稳定的。这一点对于铝硅酸盐胶体非常明显的，例如，与胶体颗粒表面未结合或结合很弱的铝物种在中性pH条件下通常会发生水解。这样可以导致颗粒涂覆材料的沉淀或凝固。由于对于在中性pH下稳定的化学机械性抛光浆料的需求在不断地增加，这一点对电子工业来说问题尤为严重。因此，人们需要有改良的胶体组合物，例如金属负载量更高、在更大的pH范围内稳定性更高、和/或具有其他合适特性的硅基胶体。因此需要有制造这种组合物的高效、经济的方法。
技术实现思路
本专利技术主要涉及胶体组合物及其制造方法。具体地，本专利技术涉及-->的胶体组合物包括硅酸盐中分散有金属、可变金属负载量可高达硅酸盐35wt％的硅酸盐。胶体组合物可以进一步包括可以促进金属在硅酸盐内分散和负载的稳定剂，如季化合物。在这一方面，本专利技术提供一种传统表面处理二氧化硅胶体的新颖、独特的替代品。本专利技术的胶体组合物可以用任何合适的方式制造。优选地，胶体组合物通常根据本专利技术各种实施方式如下文详述的两种方法进行合成。根据第一种合成方法，二氧化硅胶体的制造方法包括：提供具有稳定化成分的碱性溶液，将硅酸溶液加入到该碱性溶液中，形成二氧化硅颗粒的胶体，其中稳定化成分遍及各颗粒而分散。此外，在一个实施方式中，可以将阳离子金属成分加入到含稳定剂的碱性溶液中。将硅酸溶液加入到碱性溶液中，由此形成二氧化硅颗粒的胶体，其中稳定化成分和金属成分以诸如均质的方式分散在一种或多种二氧化硅颗粒中。在一个实施方式中，稳定剂是季化合物，优选为季胺，例如氢氧化季铵和类似物。稳定剂在胶体二氧化硅的合成中发挥几种作用。例如，稳定剂为碱性溶液提供OH-成分，催化硅酸和金属成分之间的反应以形成胶体。稳定剂还能使更多的金属成分与二氧化硅成分在形成胶体的过程中键合或化学结合。得到的硅胶证明能够载有更多量的金属。胶体的金属含量可以为二氧化硅的大约0.0001wt％至大约35wt％。胶体颗粒的形状是无定形和球形的。另外，胶体组合物可以被进一步处理，形成下文所详述的晶体结构。根据一个实施方式，胶体颗粒的直径为大约2nm至大约1000nm。根据第二种合成方法，提供含金属的二氧化硅胶体的制备方法，其中硅酸溶液与阳离子金属成分反应形成金属硅酸盐溶液。随后将金属硅酸盐溶液加入到碱性溶液中，形成金属硅酸盐颗粒的胶体。硅酸溶液与金属成分反应，形成金属硅酸盐单体，该单体随后在将金属硅酸盐溶液加入到碱性溶液中时发生聚合。聚合作用在胶体的整个固相中形成均质的金属硅酸盐晶格微结构或骨架。根据一个实施方式，在胶体的形成中，金属硅酸盐的聚合和使用多价阳离子金属成分生成金属含量为二氧化硅的大约0.0001wt％至高-->达2wt％的金属硅酸盐胶体。整个固相中的金属硅酸盐晶格结构也提高了胶体的稳定性。本专利技术的金属硅酸盐胶体在整个pH范围(即pH1-14)内保持可溶。根据一个实施方式，本专利技术的金属硅酸盐胶体的固相基本上是无定形的，通常具有球形的颗粒形状，大小为大约2nm至大约1000nm。采用第二种合成方法，含金属的二氧化硅胶体内金属成分的位置可以加以有效控制。金属硅酸盐溶液和硅酸溶液可以选择性地加入到碱性溶液中，形成含有分散在一种或多种颗粒中的金属的二氧化硅颗粒的胶体。金属硅酸盐溶液和硅酸溶液的加入顺序和持续时间有效地控制胶体固相中金属的位置。例如，可以在硅酸溶液之前将金属硅酸盐溶液加入到碱性溶液中，形成二氧化硅颗粒的胶体，金属分散在每个颗粒的内核层内。另外可选地，可以在金属硅酸盐溶液之前将硅酸溶液加入到碱性溶液中，形成二氧化硅颗粒的胶体，该颗粒具有二氧化硅内核心，金属分散在每个颗粒的外层或外表面层内。而且，金属硅酸盐溶液和硅酸溶液可以交替地加入到碱性溶液中，形成具有若干层的二氧化硅颗粒胶体，其中在含金属的层和仅含二氧化硅的层之间以重复或连续的方式交替存在这些层。为此，在一个实施方式中，本专利技术提供胶体组合物。该胶体组合物包括掺杂金属的硅酸盐、和分散在硅酸盐中的稳定剂。在一个实施方式中，掺杂金属的硅酸盐包括的金属大约为二氧化硅的35wt％或更少。在一个实施方式中，稳定剂包括季化合物。在一个实施方式中，季化合物是季胺。在一个实施方式中，稳定剂的量与金属的量相关。在另一个实施方式中，本专利技术提供掺杂金属的胶体硅酸盐组合物。胶体硅酸盐组合物包括一种或多种硅酸盐颗粒，其中金属分散在一种或多种硅酸盐颗粒中。在一个实施方式中，金属以可控的方式分散。在一个实施方式中，一种或多种硅酸盐颗粒包括层状结构。在一个实施方式中，金属可控地分散在层状结构的一个或多个颗粒层中。-->在一个实施方式中，金属包括碱金属、碱土金属、第一列过渡金属、第二列过渡金属、镧系元素、及其组合。在一个实施方式中，金属大约为二氧化硅的2wt％或更少。在再另一个实施方式中，本专利技术提供形成胶体组合物的方法。该方法包括：制备包括稳定剂的基料溶液(heel solution)；制备硅酸溶液；将基料溶液和硅酸溶液混合并进一步处理，形成胶体组合物。在一个实施方式中，将金属加入到基料溶液中。在一个实施方式中，胶体组合物包括稳定剂和掺杂金属的硅酸盐，使得稳定剂和金属分散在一种或多种硅酸盐颗粒中。在一个实施方式中，金属大约包括二氧化硅的35wt％或更少。在一个实施方式中，胶体组合物被进一步处理，形成晶体结构。在一个实施方式中，胶体组合物通过加热进行进一步处理。在一个实施方式中，在结晶之前将金属加入到基料溶液中。在一个实施方式中，胶体组合物包括沸石。在一个实施方式中，稳定剂包括季胺。在又一个实施方式中，本专利技术提供形成胶体硅酸盐组合物的方法。该方法包括：制备硅酸溶液、金属硅酸盐溶液和碱性溶液；将硅酸溶液和金属硅酸盐溶液混合，并进一步用碱性溶液处理；形成一种或多种掺杂金属的硅酸盐颗粒，其中金属分散在一种或多种硅酸盐颗粒中。在一个实施方式中，金属以可控的方式分散。在一个实施方式中，掺杂金属的硅酸盐包括大约为二氧化硅的2wt％或更少的金属。在一个实施方式中，金属包括碱金属、碱土金属、第一列过渡金属、第二列过渡金属、镧系元素、及其组合。在另一个实施方式中，提供控制金属在含金属的二氧化硅胶体中位置的方法。该方法包括：制备硅酸溶液、金属硅酸盐溶液和碱性溶液；选择性地将金属硅酸盐溶液和硅酸溶液加入到碱性溶液中，形成含金属的二氧化硅颗粒的胶体。在一个实施方式中，该方法进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶体组合物，包括：　　　　掺杂金属的硅酸盐；和　　　　分散在硅酸盐中的稳定剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-4-19 10/827,2141.一种胶体组合物，包括：掺杂金属的硅酸盐；和分散在硅酸盐中的稳定剂。2.根据权利要求1所述的胶体组合物，其中所述的掺杂金属的二氧化硅包括的金属大约为二氧化硅的35wt％或更少。3.根据权利要求1所述的胶体组合物，其中所述的稳定剂包括季化合物。4.根据权利要求3所述的胶体组合物，其中所述的季化合物为季胺。5.根据权利要求1所述的胶体组合物，其中所述的稳定剂的量与所述金属的量相关。6.一种掺杂金属的胶体硅酸盐组合物，其包括一种或多种掺杂金属的硅酸盐颗粒，其中所述的金属分散在一种或多种硅酸盐颗粒中。7.根据权利要求6所述的胶体硅酸盐组合物，其中所述的金属以可控的方式分散。8.根据权利要求6所述的胶体硅酸盐组合物，其中所述的一种或多种硅酸盐颗粒包括层状结构。9.根据权利要求8所述的胶体硅酸盐组合物，其中所述的金属可控地分散在层状结构的一个或多个颗粒层中。10.根据权利要求6所述的胶体硅酸盐组合物，其中所述的金属选自碱金属、碱土金属、第一列过渡金属、第二列过渡金属、镧系元素、及其组合。11.根据权利要求10所述的胶体硅酸盐组合物，其中所述的掺杂金属的二氧化硅包括的金属大约为二氧化硅的2wt％或更少。12.一种形成胶体组合物的方法，该方法包括以下步骤：制备包括稳定剂的基料溶液；制备硅酸溶液；和将所述的基料溶液和所述的硅酸溶液混合并进一步处理，形成胶体组合物。13.根据权利要求12所述的方法，其中将金属加入到所述的基料溶液中。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述的胶体组合物包括稳定剂和掺杂金属的硅酸盐，使得所述的稳定剂和金属分散在一种或多种硅酸盐颗粒中。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述的掺杂金属的硅酸盐包括大约为二氧化硅的35wt％或更少的金属。16.根据权利要求12所述的方法，其中所述的胶体组合物被进一步处理，形成晶体结构。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述的胶体组合物通过加热进行进一步处理。18.根据权利要求16所述的方法，其中在结晶之前将所述的金属加入到所述的基料中。19.根据权利要求18所述的方法，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：BT霍兰，F巴特洛，CY奥尔蒂斯，DL麦克唐纳，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]