二维蒙脱石的制备及环境功能应用

蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物,储量丰富、价格低廉,具有良好的离子交换性能和水化膨胀特 性,在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位 点,可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳 米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理,阐述了蒙脱石层间 域环境对水化剥离的作用规律,提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法;构建了蒙脱石纳米片功能化 设计及组装调控体系,成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料 和抑菌材料等先进功能材料,为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。     

高纯钠基蒙脱石的剥离及其表征

采用低速搅拌、超声作用、高速搅拌及添加剥离助剂方式进行不同组合后对高纯钠基蒙脱石进行剥离研究。分别采用X射线衍射仪（XRD）和X射线荧光仪（XRF）分析样品的物相及化学组分;采用热场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及原子力显微镜（AFM）表征样品表观形貌及颗粒大小。研究结果表明超声作用优于低速搅拌作用;添加分散剂六偏磷酸钠有利于蒙脱石的剥离;试验条件下质量浓度为2.5%的高纯钠基蒙脱石矿浆经30 min超声作用后低速搅拌30 min,接着高速搅拌30 min后所得产物的剥离效果最佳。      

聚乙烯醇/蒙脱石纳米复合材料的制备及性能

首先对新疆某天然膨润土原矿进行钠化、提纯,制备钠基蒙脱石(NaMMT),并将聚乙烯醇(PVA)大分子链成功地插层于NaMMT片层之间,研究了NaMMT填充量对PVA/蒙脱石纳米复合材料结构与性能影响的规律。XRD分析结果表明,PVA/蒙脱石纳米复合材料中蒙脱石的d001衍射峰完全消失,说明蒙脱石片层以剥离状态分散在PVA基体中。结合其力学性能的测试结果分析,NaMMT填充量质量分数为7.5%时PVA/蒙脱石纳米复合材料的综合力学性能最佳。此外,剥离后的蒙脱石片层会引起PVA/蒙脱石纳米复合材料的透光率出现一定程度下降。     

钛交联蒙脱石纳米复合材料的制备及其酸催化性能初探

以鄂东某地钙基膨润土提纯钠化改型后得到的高纯钠基蒙脱石为基质,采用溶胶-凝胶法制备了钛交联蒙脱石纳米复合材料,然后将之作为固体酸催化剂应用于合成二芳基乙烷的Friedel-Crafts烷基化探针反应中,初步探讨了钛交联蒙脱石纳米复合材料的酸催化性能,为其在固体酸催化领域的应用提供了借鉴。     

二维纳米氧化铝涂层包覆锰酸锂材料电化学性能的研究

以无机铝盐Al(NO3)3·9H2O为原料,氨水为沉淀剂,通过溶胶-凝胶法在Li Mn2O4表面包覆一层二维纳米状Al2O3。通过XRD、SEM、TEM和电化学测试对样品的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,此方法合成的锰酸锂表面均匀包覆了一层二维纳米氧化铝,呈蓬松无序状,厚度约为50 nm。电化学测试结果表明:该复合材料的首次放电比容量为112.7 m Ah/g(0.1C),1C倍率循环400周容量保持率为78.35%。     

二次插层法制备纳米石墨片的摩擦学性能

以双氧水为氧化剂,硫酸为插层剂,对天然石墨进行插层、膨化处理获得一次可膨胀石墨和一次膨胀石墨.分别对一次可膨胀石墨和一次膨胀石墨进行二次插层、膨化处理,获得两种二次插层膨胀石墨.将上述膨胀石墨进行超声波剥离制备纳米石墨片.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对相应产物进行表征,将纳米石墨片加...     

二维MXenes材料制备技术进展

二维MXenes材料具备高比表面积、优良导电性、结构及表面官能团可调等优点,在能源存储、催化、传感器、可穿戴设备及生物医学等领域上表现出极大的应用潜力。MXenes一般通过选择性刻蚀MAX相中的A层原子来制备,其成分和性质主要由前驱体MAX及刻蚀方法所决定。基于此,本文首先综述了前驱体MAX成分结构对于MXenes性质影响;其次,列举了常用的刻蚀技术,主要分为氟酸刻蚀和无氟刻蚀等;最后,结合MXenes发展趋势,阐述了MXenes制备技术所面临的挑战和变革方向。     

混维凹凸棒石黏土应用现状与前景展望

混维凹凸棒石黏土的主要矿物成分是凹凸棒石,还含有伊利石、绿泥石、高岭石和伊蒙混层黏土等,大多呈现砖红色、灰色或土黄色。由于共存矿物组成相对复杂和色泽较深,混维凹凸棒石黏土过去常常被认为是低品位矿,不具备工业应用价值。随着高纯凹凸棒石黏土资源的快速消耗,自然界中储量更大的混维凹凸棒石黏土高值利用受到了重视。介绍了混维凹凸棒石黏土中黏土矿物含量差异、棒晶发育和类质同晶取代等主要特征,系统总结了在环境污染物吸附、土壤改良与修复、功能复合材料及其结构演化等方面的应用研究现状,从工业潜在应用角度展望了未来研究的重点方向,以期为我国混维凹凸棒石黏土的高效利用提供新视角。     

二维PSD器件在两平面(二维)平行度测量中的应用

介绍日本20世纪80年代的新产品二维PSD器件“光位敏器”(Position Sensitive Detec-tors)以及LD“半导体激光器”(Semiconductor Laser Detectors),对二维PSD的工作原理进行了分析,讨论了由二维PSD和LD组成的“光-位置传感器”在两平面(二维)平行度测量的可行性,并对由二维PSD-LD组成的“光-位置传感器”在其他领域的应用作了有意的探讨。     

二硫化钨二维材料制备及其表面增强拉曼散射性能研究

WS²二维材料的大面积可控制备一直是二维材料基础研究中亟须解决的难题,基于化学气相沉积法,探索了反应过程中蒸发硫时刻、最高反应温度、衬底摆放位置等实验参数,对制备WS²二维材料的影响,并成功制备了边长达80 μm的三角形单层WS²纳米片．此外,还将WS²二维材料作为表面增强拉曼散射（SERS）传感器的新型衬底,并以罗丹明6G作为探针分子,初步研究了WS²二维材料的SERS性能．实验结果表明,WS²二维材料对罗丹明6G分子的检出极限可低至1×10_-6 mol/L,将为新型SERS衬底的开发和应用提供一种新的方案和思路．      

羟基铝-铬复合柱撑蒙脱石的制备与表征

以辽宁某地的钙基膨润土为原料，钠化改型后采用共聚法合成Al-Cr柱化剂，制备了羟基Al-Cr复合柱撑蒙脱石，并运用X－射线衍射分析（XRD）、化学分析、比表面积测定等手段研究了材料的微结构变化和特性。结果表明：n(Cr^3 ):(Al^3 )为0.10时,可得到层间距d(001)值与比表面积分别为1.9194nm和165.7m^2/g的产物,500℃煅烧后其层间距稳定在1.7313nm,具有较强的热稳定性;钠基膨润土经柱撑反应后,柱化剂主要以离子交换方式进入蒙脱石层间。     

钛交联蒙脱石制备条件的研究

以鄂东钙基蒙脱石提纯、钠化后(d001=1.28 nm)为基质原料,用钛酸正丁酯[Ti(n-C4H9O)4]为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了一系列钛交联蒙脱石纳米复合材料(Ti-PILCs);并对水/丙酮比、Ti/土比、交联反应时间、不同溶剂等制备条件进行了分析,试验条件下,可获得d001值达3.74 nm的大孔结构Ti-PILCs 高纯蒙脱石复合材料.     

有机蒙脱土的制备与性能表征

本文采用十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和双十八烷基二甲基氯化铵分别对蒙脱土进行有机改性,对样品进行了X-射线衍射、红外光谱和热稳定性分析。结果表明三种插层剂均已进入蒙脱土的层间,有机蒙脱土的层间距由1.54nm分别增加到2.14nm、2.84nm和3.80nm。通过对蒙脱土改性前后DTA和TG分析,发现经过有机化改性后的蒙脱土对层间水分子的吸附明显变弱,吸附水和结构水的脱除温度明显降低。实验结果证明,有机季铵阳离子完全可以插层进入蒙脱土层间,并且随着有机改性剂碳链的增长,蒙脱土的层间距增大。同时,有机改性剂进入蒙脱土晶层中明显改变了蒙脱土表面的亲疏水性能,使其由亲水性变为疏水性,这对利用有机蒙脱土制备纳米复合材料具有一定的指导意义。     

介孔型硅柱撑蒙脱石的制备及表征

利用溶剂化作用,将辛胺和正硅酸四乙酯同时插层进入十六烷基三甲基有机阳离子型蒙脱石层间,在辛胺的碱性催化作用下,正硅酸四乙酯在蒙脱石层间原位水解得到硅酸及有机物混合插层蒙脱石.将此混合插层化合物在550℃煅烧后得到硅柱撑蒙脱石.用TG-DTA、XRD、TEM和N_2吸附-脱附等技术对所制备的硅柱撑蒙脱石进行了表征.结果表明:蒙脱石经硅柱撑后其比表面积由原始的80m~2/g增大到667m~2/g,孔容达到0.7413cm~3/g,具有介孔结构.     

钛交联蒙脱石复合材料的制备与表征

以经提纯精制的高纯钠基蒙脱石为基质,钛酸正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了钛交联蒙脱石复合材料,并对其进行焙烧处理.再利用X射线衍射、比表面积-孔径分布、扫描电镜和透射电镜等分析手段,对材料进行结构性能表征.X射线衍射和比表面积-孔径分布结果表明:经交联柱撑后,材料的层间距d001值和比表面积均大幅增加,分别由钠基蒙...     

双官能团有机改性蒙脱石的制备及性能

在常温和80℃下分别采用超声波和高速剪切两种分散手段对新疆某矿天然膨润土进行湿法钠化、提纯,得到制备钠基蒙脱石(NaMMT)的适宜工艺条件;再以十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)和聚乙二醇(PEG)对NaMMT进行插层处理制备出双官能团有机改性蒙脱石(BFOMMT),并采用XRD、TG-DSC和FTIR等测试方法对BFOMMT的结构与性能进行测试与表征,结果显示其中插入蒙脱石层间的PEG分子约占质量的10.54%,CTA+约占质量的7.73%,蒙脱石层间距明显增大,由1.248nm增至3.044nm.     

十六烷基氯化吡啶改性膨润土的制备及表征

采用十六烷基氯化吡啶(CPC)对甘肃平凉产天然膨润土(钙基)进行了改性。对制得的有机土进行了红外光谱、X-射线衍射、热重分析以及分散性实验,分析结果表明插层剂已进入蒙脱石的片层间,有机蒙脱石的层间距由1.43nm增加到2.11nm,N2气氛下热失重率可达17%;沉降实验表明这种改性膨润土在有机介质中表现出很好的分散性,这为进一步开发西部资源提供了实验室依据。     

蒙脱石微囊的制备及其吸附性能研究

以有机改性蒙脱石为囊膜壁壳,采用皮克林乳液法制备蒙脱石微囊。利用光学显微镜、扫描电镜和红外光谱对所制蒙脱石微囊的形貌和结构进行了表征。通过蒙脱石微囊对亚甲基蓝和罗丹明B的吸附行为,探讨了其吸附性能。采用单因素法考察了微囊浓度、溶液p H值对染料分子吸附性能的影响。探讨了微囊对亚甲基蓝和罗丹明B混合染料的选择性吸附。结果表明:所制蒙脱石微囊经正硅酸乙酯交联后形貌保持较完整。微囊的红外特征吸收峰与蒙脱石特征吸收峰一致。不同微囊浓度和p H值条件下,蒙脱石微囊吸附亚甲基蓝和罗丹明B的过程符合一级动力学方程。微囊对亚甲基蓝和罗丹明B混合染料的吸附具有选择性,对亚甲基蓝的吸附速率高于罗丹明B。     

蒙脱石矿物凝胶制备试验及机理研究

为开发蒙脱石的医药用途, 进行了蒙脱石矿物凝胶制备试验。首先对两种膨润土A、C进行了提纯试验, 确定了提纯的最佳工艺条件, 提纯精矿蒙脱石品位可达97.49%、96.66%, 产率46.83%、17.37%; 另外研究了蒙脱石矿物凝胶的制备, 提出了凝胶制备流程, 由A、C矿物制得的矿物凝胶粘度分别达到47.5 mPa·s、46.5 mPa·s, 并对蒙脱石矿物药用凝胶的形成机理进行了探讨。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

本文通过IR、XRD分析了以十六烷基三甲基溴化铵插层制备的有机土,评价了蒙脱土的有机改性效果。将上述有机土以不同含量添加到环氧树脂中,制备出环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料,并对其力学性能进行了研究。研究发现,5%的添加量可以使环氧树脂的冲击强度提高155.3%,断裂强度提高45.5%。通过SEM和AFM,对环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料断口进行了微观研究。