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Ammoniation and nitridation of highly disperse silica

气相二氧化硅 硅氧烷 方石英 化学 红外光谱学 氮气 无定形固体 硅烷 分析化学(期刊) 矿物学 结晶学 化学工程 材料科学 有机化学 石英 复合材料 工程类 聚合物
作者
Peter Fink,B. Müller,Georg Rudakoff
出处
期刊:Journal of Non-crystalline Solids [Elsevier BV]
卷期号:145: 99-104 被引量:24
标识
DOI:10.1016/s0022-3093(05)80437-5
摘要

Infrared spectroscopy, X-ray scattering intensity measurements and chemical analysis of the N content have been used to study the reaction of flowing NH3 with highly disperse silica (aerosil) at elevated temperatures. During interaction with flowing NH3 (ammoniation) at temperatures ≤ 723 K, only SiNH2 groups were formed by substitution of SiOH groups on aerosil. At temperatures higher than 773 K under flowing NH3, both SiNH2 groups and Si-NH-Si groups (silazane bridges) were formed, which could be identified clearly in the IR spectra. Silazane bridges appear at temperatures ≥ 1073 K, replacing not only surface siloxane bridges but also siloxane bridges in the bulk. With increasing reaction time, nitrogen contents up to 25 mass% were introduced into the SiO2 lattice by a reaction of aerosil with flowing NH3 at 1373 K. X-ray scattering intensity measurements have shown that the incorporation of nitrogen in the aerosil structure gives rise to a drastic rearrangement of the amorphous SiO2 structure. Both the primary structure order and the mid-range order of the aerosil were strongly changed after high temperature ammoniation. The treatment of aerosil in flowing N2 at 1373 K results in formation of cristobalite.
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