يتم إنتاج السيليكا المدخنة عن طريق التحلل المائي عالي الحرارة لرباعي كلوريد السيليكون (SiCl₄)، مما أدى إلى إنتاج سيليكا غير متبلورة على نطاق النانو مع مساحة سطح عالية (100-400 متر مربع/جم)، كثافة منخفضة، استقرار كيميائي ممتاز، وخصائص سطح قابلة للضبط. وقد أدى التقدم الأخير في تكنولوجيا النانو إلى توسيع نطاق تطبيقاتها في التحفيز، والمركبات، وتخزين الطاقة، والإصلاح البيئي.
2. تطبيقات السيليكا المدخنة في إزالة الكبريت المؤكسدة
تُحوِّل المواد المستنفدة للأوزون مركبات الكبريت (مثل الثيوفين والبنزوثيوفين) الموجودة في الوقود إلى سلفونات/سلفوكسيدات في ظروف معتدلة، يليها الاستخلاص/الامتصاص. تُساهم السيليكا المُبخَّرة بالطرق التالية:
مساحتها السطحية العالية ومجموعات السيلانول (Si-OH) الوفيرة تجعلها مثالية للتثبيت أكاسيد المعادن (على سبيل المثال، TiO₂، MoO₃، WO₃) والأحماض المتعددة غير المتجانسة (على سبيل المثال، حمض الفوسفوموليبديك):
مركبات TiO₂/SiO₂:يظهر TiO₂ المدعوم بالسيليكا المدخنة كفاءة ODS تحفيزية ضوئية محسنة بسبب تحسين فصل الشحنة والتعرض للموقع النشط.
بعد الأكسدة، يجب إزالة السلفونات عن طريق الامتزاز/الاستخراج. تُمكّن مسامية السيليكا المُبخّرة وسطحها القابل للتعديل من:
المناخل الجزيئية الوظيفية/الكربون المنشط لامتصاص الكبريت الانتقائي.
تصميم المحفز المتقدم:التحكم الدقيق في كيمياء السطح لتحسين تحميل المعدن/الأحماض غير المتجانسة لتحقيق نشاط ومتانة أعلى.
التكامل مع العمليات الخضراء:دمج التحفيز الضوئي أو التحفيز الكهربائي أو التحفيز الحيوي مع أنظمة تعتمد على السيليكا المدخنة لإزالة الكبريت بكفاءة من حيث الطاقة.
تحديات التوسع:على الرغم من أن النتائج على نطاق المختبر واعدة، إلا أن التطبيق الصناعي يتطلب إنتاجًا فعالاً من حيث التكلفة واستقرارًا طويل الأمد.
تُمكّن خصائص السيليكا المُدخنة القابلة للضبط من جعلها مادةً متعددة الاستخدامات لتقنيات المواد المستنفدة للأوزون من الجيل القادم. وسيُسهم البحث المُستمر في هندسة النانو والآليات التحفيزية في تطوير حلول فعالة ومستدامة لإزالة الكبريت، مما يدعم الأهداف العالمية للطاقة النظيفة.
دعم شبكة IPv6
