Oberflächenverbindungen von Übergangsmetallen. XV. Silicagele als Träger von Oberflächenverbindungen: Thermisches Verhalten und Topologie der Silanol‐Gruppen

Abstract Gefällte und flammenhydrolytisch hergestellte hochdisperse Kieselsäuren („Silicagele”) weisen kugelförmige Primärteilchen von einem mittleren Durchmesser der Größenordnung 100 Å auf; der (Röntgen‐) periodische Bereich innerhalb dieser Teilchen liegt unter 15 Å. Die Makro‐Poren bei gefällten Gelen sind durch eine außerordentlich kompakte Anordnung der Primärteilchen bedingt. Für die Beschreibung der weitgehend durch OH‐Gruppen abgesättigten Gel‐Oberfläche stellen die kontroversen Modelle einer „Ausbildung von Mikro‐Kristall‐Flächen” bzw. einer „statistischen Unordnung” lediglich idealisierte Grenzfälle dar: Aus differential‐thermogravimetrischen (DTG‐) Messungen ergibt sich, daß in den realen Produkten drei topologisch bevorzugte Anordnungen der SiOH‐Gruppen vorliegen, die jedoch jeweils eine erhebliche Verteilungsbreite aufweisen. Die einzelnen Gele unterscheiden sich lediglich durch die relativen Mengenverhältnisse dieser Gruppierungen. Eine Korrelation der drei charakteristischen DTG‐Maxima mit strukturellen Merkmalen der Silanol‐Gruppen wird aufgrund simultaner IR‐Messungen vorgeschlagen. Die eingesetzte DTG‐Methode stellt ein schnelles und instruktives Verfahren zur Charakterisierung von Silicagel‐Oberflächen dar; insbesondere De‐ und Rehydroxylierungs‐Vorgänge können in einfacher Weise verfolgt werden. Die Anreicherung bestimmter O′fl. SiOH‐Typen (wichtige Voraussetzung für deren gezielte Umsetzung mit Übergangsmetall‐Verbindungen) wird als ein Anwendungsbeispiel beschrieben.