季铵盐-高岭石系列插层复合物的制备及结构表征

通过多次置换插层反应,以高岭石/甲醇插层复合物为中间体,将不同链长季铵盐分子插入高岭石层间,对其结构、形貌和插层机理进行了探讨。结果表明:季铵盐分子在高岭石层间主要以全反转式构形存在,季铵盐碳链长度对其插层复合体的结构和形貌具有明显控制作用。碳原子数小于8的季铵盐在高岭石层间以单层平卧形式存在,其形成的高岭石插层复合体晶形仍为片状;碳原子数大于等于8的季铵盐在高岭石层间呈石蜡型倾斜双层形式排列,且碳链与高岭石(001)晶面的夹角随碳原子数增大而减小。碳原子数大于等于8的季铵盐进入高岭石层间,将导致高岭石晶层的卷曲,形成纳米卷或管,且随季铵盐碳链长度增加,高岭石片层卷曲程度加深,纳米卷的数量增多。     

高岭石-季铵盐插层复合物脱嵌反应热动力学

以张家口高岭土为原料,采用多次置换插层的方法制备了高岭石-季铵盐插层复合物.XRD分析表明十二烷基三甲基氯化铵分子进入高岭石层间,并使其层间距d001扩大至3.50 nm.利用TG、DSC分析数据对高岭石-季铵盐插层复合物的热分解行为进行了动力学研究.结果表明复合物在加热过程中发生两步反应,第一步是插层剂分子于200.50℃发生脱嵌反应,第二步为高岭石于518.88℃发生脱羟基反应.针对第一阶段的脱嵌反应,采用“特征点分析法”进行了动力学研究,并计算得到了活化能E =218.327 kJ/mol,指前因子A=2.392×1022 s-1,机理函数为f(α)=2×(1-α)3/2.     

置换插层制备高岭石--甲醇复合物的机理

分别以高岭石--二甲基亚砜插层复合物和高岭石--尿素插层复合物为前驱体,采用多次逐步置换插层方法制备高岭石--甲醇插层复合物。通过X射线衍射和红外光谱测定不同插层阶段产物的结构,对不同前驱体制备高岭石--甲醇插层复合物的置换插层机理进行了探讨。结果表明:前驱体不同,其置换过程行为不一样。以高岭石--二甲基亚砜插层复合物为前驱体,甲醇分子首先以分子状态进入层间,随着置换次数和时间的增长,逐渐以化学键结合于层间,表现为变化较大的层间距;以高岭石--尿素插层复合物为前驱体,甲醇分子直接以化学键结合于层间,表现为比较稳定的层间距。红外光谱研究表明甲醇分子主要与高岭石晶层中的内表面羟基发生作用,形成新的化学键接枝于高岭石层间。     

苯甲酰胺分子在高岭石层间的成键和取向

利用X射线粉末衍射和Fourier变换红外光谱实验分析了2种高岭石及其苯甲酰胺插层复合物的结构.结构表征与分析表明:复合物的层间距分别扩张到1.437 nm和1.444 nm,苯甲酰胺分子在高岭石层间均呈单分子竖直排列,但与层间表面的倾斜状况不同.在佛山高岭石/苯甲酰胺插层复合物中,氨基和羰基同时参于与内表面羟基的作用;而在苏州高岭石/苯甲酰胺插层复合物中,只有氨基与内表面羟基成键,且苯甲酰胺分子还部分嵌入高岭石的复三方空穴.     

脂肪酸/高岭石插层复合物的制备及结构模型

以高岭土为原料、甲醇/高岭石插层复合物为前驱体,用脂肪酸插层处理,制备得到系列脂肪酸/高岭石插层复合物。利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)及透射电子显微镜对结构与形貌进行了表征,讨论相同实验条件下,不同链长的脂肪酸插层高岭石后层间距及形貌的变化规律。结果表明:随着碳原子数增加,高岭石插层复合物层间距亦增大,层间距在2.36~4.13 nm之间。高岭石复合物层间距与脂肪酸碳原子数变化呈正相关关系,表明不同碳原子数的脂肪酸在高岭石层间的排列方式相似。当碳原子数≥14时,高岭石片层的边缘开始出现卷曲,且随着碳原子数的增加,卷曲片层数目增多,卷曲程度增大。综合分析XRD和FTIR结果,结合脂肪酸分子空间尺寸,提出脂肪酸分子在高岭石层间的排列模型。     

高岭石/苯甲酰胺插层复合物的制备与表征

以高岭石／二甲亚砜作为前驱物,用熔融插层法成功制备了高岭石／苯甲酰胺插层复合物,产物用X射线粉晶衍射和Fourier变换红外光谱进行了表征。实验结果表明：高岭石／苯甲酰胺插层复合物中,高岭石的层间距扩张到1.428nm,插层率达到了82．5％;苯甲酰胺分子的氨基与高岭石的内表面羟基形成了氢键,苯甲酰胺分子可能以单分子层垂直排列于高岭石层间。高岭石／苯甲酰胺插层复合物在140～180℃的温度范围内,会发生苯甲酰胺的脱嵌过程。     

高岭石--烷基胺插层复合物的制备与纳米卷的形成

以张家口高岭土、用二甲基亚砜、甲醇和不同烷基胺为原料,通过插层和置换反应,制备出了高岭石--不同烷基胺(一异丙胺、正丁胺、正己胺、十二胺)插层复合物,并对其结构和形貌进行了表征。结果表明:烷基胺以甲氧基嫁接的高岭石为前驱体进入高岭石层间,使高岭石层间距由0.71nm扩大至1.24～4.23nm。随烷基胺分子碳链的增长,相应的高岭石插层复合物层间距亦增大,结构稳定性增加。烷基胺的插层可使高岭石片层剥离卷曲形成直径为30～100nm、长度为250～2 000nm的纳米管。纳米管的形貌及产率与烷基胺分子结构有关:烷基胺分子碳链越长,纳米卷产率越大,形貌越完整、直径越均一。烷基胺插层进入高岭石层间,不仅极大地降低了高岭石晶层间氢键,而且为高岭石片层向管状卷曲提供了充分自由空间。     

高岭石-氨基硅烷插层复合物的制备与表征

以高岭石-甲醇(K-M)复合物为前驱体,利用置换法于常温下制备了3种高岭石-氨基硅烷插层复合物。用X射线衍射、Fourier变换红外光谱仪、透射电子显微镜、热分析仪等对复合物进行了表征。结果表明:3种高岭石-氨基硅烷插层复合物的层间距均扩大至2nm以上,插层率都大于95%。3种氨基硅烷分子均和K-M前驱体的甲氧基共同存在于高岭石层间,均呈两层倾斜排列,倾斜程度不同。氨基硅烷的插入破坏了高岭石层间的氢键,加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间的错位,使得复合物片层出现不同程度的卷曲变形。3种高岭石-氨基硅烷插层复合物的热分解过程均分三步进行:表面水的蒸发及层间甲氧基的脱嵌分解、插层剂氨基硅烷分子的脱嵌、高岭石脱羟基。     

高岭石/苯甲酰胺插层复合物的制备和表征

在60℃下,高岭石与二甲基亚砜反应制备高岭石/二甲基亚砜插层复合物,使用X衍射分析、热分析、红外光谱分析对其进行表征。在140℃下,苯甲酰胺与高岭石/二甲基亚砜插层复合物反应4 d,得到高岭石/苯甲酰胺插层复合物,对其进行表征,然后与高岭石/二甲基亚砜插层复合物进行对比。结果表明：在没有二甲基亚砜作为前驱体的情况下,苯甲酰胺不能与高岭石直接进行反应;高岭石/苯甲酰胺插层复合物结构的稳定性好,是由于苯甲酰胺插层内羰基中的氧原子与高岭石层间表面上的铝硅酸盐形成氢键。     

高岭石/酒石酸插层复合物的制备与表征

介绍了二甲亚砜(DMSO)取代法制备高岭石/酒石酸(标记为K/T)插层复合物.产物经XRD-6000粉晶衍射和傅立叶变换红外光谱表征.XRD表明:高岭石层间距由0.72 nm扩张到1.09 nm,插层率达50%.红外光谱表明:酒石酸分子的羰基与高岭石的内表面羟基形成了氢键,而羟基与高岭石的硅氧面的氧形成了氢键.酒石酸分子以单分子层平铺于高岭石层间.     

淮北焦宝石型高岭石/二甲基亚砜插层复合物的制备与表征

采用XRF、XRD等研究了淮北高岭石的矿物学特征,结果表明淮北高岭石为隐晶质结构,结晶有序度低,Hinckley指数仅为0.56.以此为原料,制备了高岭石/二甲基亚砜插层复合物,并对其进行表征.XRD和FTIR分析显示DMSO插入了高岭石层间,使晶层间距d(001)由0.720 nm增加到1.132 nm,插层率为87％.DSC-TG分析显示插层复合物的脱嵌与挥发发生在120 ～280℃,高岭石的脱羟基温度在插层前后变化不明显.     

阳离子对醋酸盐插层高岭石影响的研究

采用研磨法制备了高岭石/醋酸钠和高岭石/醋酸钾钠插层复合物,并用XRD、FI-IR、TG-DSC对插层复合物进行表征,探讨了阳离子不同对插层结果的影响.结果表明: K~+、Na~+的不同对插层结果有很大影响,与醋酸钾插层复合物只有一个1.365 nm衍射峰不同,醋酸钠插层复合物,出现了0.979 nm和0.765 nm两个衍射峰,醋酸盐分子在高岭石层间直立取向,阳离子和甲基可能进入到了复三方孔中.     

高岭石/聚苯乙烯插层复合物碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝复相陶瓷粉体

以二甲基亚砜(dimethylsuIfox.de,DMSO)为插层剂制得高岭石/DMSO插层复合物,将苯乙烯单体与高岭石,DMSO插层复合物进行置换反应, 成功地将苯乙烯单体引入高岭石层间,层间苯乙烯在加热条件下聚合,制得高岭石/聚苯已烯捅层复合物.以高岭石/聚苯乙烯插层复合物为原料,在氩气保护气氛下,于1500℃碳热还原反应制备碳化硅晶须/氧化铝(SiCw/Al2O3)复相陶瓷粉体.结果表明:在高岭石/聚苯乙烯插层复合物中,高岭石 的层间距由0.717nm扩张到1.130nm,插层率接近100%.插层作用影响了层间羟基基团的振动,使其键合方式发生改变.X射线衍射和扫描电镜分 析表明:合成出SiCw/Al2O3复相陶瓷粉体中SiC和Al2O3为主品相,SiC呈晶须状,其直径≤200nm,长度≥3μm.     

高岭石/甘氨酸插层复合物的制备与表征

通过取代法成功地将甘氨酸插入到高岭石层间，制备出高岭石／甘氨酸插层复合物，XRD显示插层复合物1．0nm出现衍射峰，红外光谱表明甘氨酸分子中的N、O原子与高岭石片层间离子形成了氢键。     

插层剂对高岭土插层行为的影响

以甲酰胺和乙酸钾为一次插层剂,丙烯酰胺为二次插层剂,制备高岭土插层复合物并研究其热脱嵌行为。利用XRD、FTIR、TG-DTA等测试方法对高岭土插层复合物进行表征。结果表明,高岭土的粒度对插层效果有很大影响,粒度较小的颗粒更易于插层;甲酰胺、乙酸钾、丙烯酰胺插层高岭土后,(001)晶面层间距分别扩大到1.01nm、1.12nm和1.41nm,其中乙酸钾的插层率最佳;三种插层剂在高岭土层间与羟基以氢键结合;丙烯酰胺从高岭土-甲酰胺插层复合物层间热脱嵌所需活化能为13.187kJ/mol,从高岭土-乙酸钾插层复合物热脱嵌所需活化能为22.654kJ/mol,由于氢键作用,丙烯酰胺在加热过程中更容易从高岭土-甲酰胺插层复合物中脱嵌。     

超声波法制备高岭石插层复合物

用超声波法制备了高岭石插层复合物.利用红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜分析了不同产地高岭石结构的差异、插层效果以及它们之间的关系.比较了不同类型插层剂与高岭石的插层产物、插层效果及插层机理.结果表明:相同条件下,多水高岭石(埃洛石)和结构压力大的管状高岭石比普通高岭石更易于插层.在60℃,3 h,超声波条件下,将高岭石/二甲基亚砜(dimethylsulphoxide,DMSO)作为媒介,采用两步插层法快速制备高岭石/乙醇前驱体,但DMSO的插层率优于乙醇的.甲醇钠与苏州高岭石作用后,使部分苏州土片层间剥离.     

高岭石有机插层复合材料的研究及应用现状

高岭石是一种层状硅酸盐矿物,有机物可进入其层间形成高岭石有机插层复合物。本文综述了高岭石有机插层复合物的发展及其制备,分析了高岭石插层复合物的插层反应特点和插层影响因素,并概述了该领域目前的研究重点和应用前景。     

高岭石有机插层反应的影响因素

利用高岭石的层状结构特征,将有机分子插入高岭石层间形成的高岭石有机复合物,兼具粘土矿物和有机物的特性,是一种新型矿物材料,在功能填料、陶瓷材料、催化剂、择吸附剂、环境修复材料等方面具有广泛的应用前景。高岭石层间氢键作用较强,有机分子的插层作用比较困难,合理控制插层条件是插层作用完成的关键。评述了高岭石特征、插层有机分子性质、水、温度、压力、PH值等因素对高岭石有机插层作用的影响。     

高岭石有机插层复合材料的研究及其应用

综述了高岭石/有机物插层复合物发展,分析了高岭石插层复合物插层机理,粘土矿物及高岭土有机物插层应用及插层复合物合成Sialon陶瓷的制备,并对其发展前景进行了展望.     

高岭石-甲醇插层复合物的结构及热分解行为

采用多次置换插层法制得高岭石-甲醇插层复合物,用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重和差示扫描量热技术对产物的结构和热分解行为进行了表征.结果表明:甲醇插入到高岭石层间,高岭石层间距由0.71 nm扩大到0.93 nm,插层率为100％.插层复合物中,甲醇分别以与高岭石内表面范德华力结合、氢键键合及嵌入复三方孔穴三种形态存在.在加热过程中,插层复合物分三步分解.第一步分解发生于30～120℃,为层间范德华力结合的甲醇分子的脱嵌过程;第二步发生于120～350℃,是氢键键合的甲醇的脱嵌过程;第三步发生在400～ 600℃,对应于高岭石脱羟基和嵌入高岭石晶格内部的甲醇的脱嵌过程.计算得到复合物体系中高岭石与甲醇的分子摩尔比为1∶0.7,其中以范德华力结合、氢键键合和嵌入复三方孔穴的甲醇的摩尔比为5.2∶11.8∶1.