背景及概述[1][2] [3]
SiO2也叫硅石，是一種堅(jiān)硬難熔的固體。從地面往下16km幾乎65%為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態(tài)和無定形兩大類，晶態(tài)二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無色晶體，大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個(gè)氧原子形成的四面體結(jié)構(gòu)的原子晶體，整個(gè)晶體可看作是一個(gè)巨大分子。無定形二氧化硅為白色固體或粉末，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不溶于水也不跟水反應(yīng)。其是酸性氧化物，不跟一般酸反應(yīng)。氣態(tài)氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)四氟化硅。跟熱的強(qiáng)堿溶液或熔化的堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽。其用于制造石英玻璃、光學(xué)儀器、化學(xué)器皿、普通玻璃、耐火材料、光導(dǎo)纖維，陶瓷等。
二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于水也不溶于一般的酸，但能與氫氟酸作用生成四氟化硅氣體。二氧化硅和強(qiáng)堿或某些金屬的碳酸鹽在高溫下共熔時(shí)會(huì)生成硅酸鹽，把它在高溫狀態(tài)下熔化，然后讓熔液冷卻，隨著溫度降低，這時(shí)熔液變得越來越粘稠，最后變硬，得到石英玻璃。用石英玻璃制的容器，驟冷驟熱都不易破裂。石英玻璃又能透過紫外線，因此，石英玻璃被用來制造汞蒸氣紫外線燈及某些用紫外線的光學(xué)儀器和高溫儀器。
制備[2]
膠體硅，在鐵硅合金中通入氯化氫制成四氯化硅，然后在氫氧焰中加熱分解而得。濕法硅，由硅酸鈉和硫酸或鹽酸分解、凝固形成硅膠。再用水洗滌，除去雜質(zhì)，經(jīng)干燥而得。
應(yīng)用 [4]
海外市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)“未來市場(chǎng)洞察”最新研究報(bào)告顯示，對(duì)2026年全球二氧化硅市場(chǎng)持樂觀態(tài)度。研究報(bào)告顯示，由于在塑料行業(yè)應(yīng)用廣泛，2016年特種二氧化硅需求繼續(xù)強(qiáng)勁增長。截至2016年，市場(chǎng)估值為56億美元。報(bào)告指出，橡膠行業(yè)是其應(yīng)用領(lǐng)域， 這主要是由于業(yè)界尋求燃油效率的提高。沉淀二氧化硅作為一種倍受輪胎制造業(yè)歡迎的功能添加劑，未來十年間將繼續(xù)見證更高的需求增幅。報(bào)告估計(jì)，2016年全球沉淀二氧化硅收入接近40億美元。亞太地區(qū)（不包括日本）仍將是的特種二氧化硅市場(chǎng)，而中國作為特種二氧化硅的主要供應(yīng)國，將繼續(xù)保持其在全球市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
二氧化硅在三氟甲磺酸中的應(yīng)用
氟甲磺酸(CF3SO3H)屬于化工中間體、是一種重要的有機(jī)化工原料。在電子行業(yè)，它可用于制作鋰離子電池的原料，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備。三氟甲磺酸對(duì)氧化還原反應(yīng)也極其穩(wěn)定，是一種萬能的合成工具，市場(chǎng)前景可觀。目前，電化學(xué)氟化法是制備三氟甲磺酸的主要方法。采用這種方法制備的三氟甲磺酸中含F(xiàn)-量很高，不利于三氟甲磺酸作用的發(fā)揮。氣態(tài)氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)四氟化硅，跟熱的強(qiáng)堿溶液或熔化的堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽。二氧化硅能溶于濃熱的強(qiáng)堿溶液：
在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：
氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氣態(tài)氟硅酸：
利用二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)的特性，可以除去三氟甲磺酸中的 F-。F-在濃硫酸存在下與二氧化硅反應(yīng)，F(xiàn)-以 SiF4氣體形式從產(chǎn)品中逸出，使產(chǎn)品中F-大大減少。反應(yīng)方程式如下：
主要參考資料
[1] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典
[2]實(shí)用化學(xué)品配方手冊(cè)
[3].未來十年二氧化硅市場(chǎng)前景看好[J].橡膠參考資料,2018,48(01):39.
[4]呂靈華,楊獻(xiàn)奎,羅建志,李林,戶帥帥.二氧化硅在三氟甲磺酸純化中的應(yīng)用研究[J].化學(xué)工程與裝備,2018(02):23-25.