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。     

蒙脱石剥离二维纳米片及其功能化应用

蒙脱石作为一类典型的层状黏土矿物具有优异的物理化学特性,可通过剥离分离出具有二维结构特性的高径厚比片层单体。常用的剥离制备二维蒙脱石纳米片的方法有化学法、机械法和化学-机械法,通过剥离处理可使层间结合较弱的蒙脱石片层分离并均匀分散。剥离制备的二维蒙脱石纳米片可用于环境功能材料、储能材料、阻燃材料、纳米流体通道和智能材料等先进矿物功能材料的制备。本文综述了近年来二维蒙脱石纳米片的剥离制备方法及其功能化应用的研究进展,为层状黏土矿物高值化应用和深化研究提供思路。     

钠基蒙脱石的制备及有机改性研究

采用水选法对新疆某矿天然膨润土进行钠化、提纯,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对制备的钠基蒙脱石进行有机改性,XRD、TG-DSC和FTIR表征结果显示,制备的钠基蒙脱石含量达到95%以上,有机改性蒙脱石中CTAB已插入蒙脱石层间,层间距明显增大,由1.25nm增至1.94mm.     

药用蒙脱石矿物凝胶制备及机理研究

首先对某钠钙基膨润土进行了提纯试验,得到了蒙脱石含量≥95%的提纯精矿,研究了蒙脱石矿物凝胶的制备,提出了凝胶制备流程,并对蒙脱石矿物药用凝胶的形成机理进行了探讨.     

锂基蒙脱石制备工艺研究

实验研究制备锂基蒙脱石过程中，原材料的膨胀容、胶质价越高，制备出钽基蒙脱石的水化性能越高：碳酸钽和草酸的混合液为改型剂制备出的样品性能较优；恒温水浴、高速分散和超声波均能够合成性能良好的钽基蒙脱石产品，制备时可根据实际条件选择。     

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。     

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.     

微波法制备有机蒙脱石

以成都双流提纯、钠化膨润土为原料，以HTMAB为插层剂，用功率为480W的微波加热反应1min，可使蒙脱石的胶体率达98％，X-射线衍射分析表明，晶面间距由1：25nm增加到2．65nm，HTMAB阳离子以倾斜方式排列在蒙脱石结构片层间。     

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。     

PBS/蒙脱石纳米复合材料的制备及性能

采用自制有机改性蒙脱石(OMMT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)通过溶液插层法制备出PBS/蒙脱石纳米复合材料,利用XRD、TG-DSC和FTIR等测试手段对其结构与性能进行表征,考察了不同蒙脱石填充量(0wt％、2 wt％、5wt％和8wt％)对纳米复合材料结构和性能的影响.结果表明,PBS被成功地插入蒙脱石片层间,使...     

二维碳化钛/多孔碳纤维的制备及性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳源,聚苯乙烯微球为造孔剂,采用静电纺丝法合成二维碳化钛/PAN复合纤维(MXene/PANFibers),通过焙烧处理后得到二维碳化钛/多孔碳纤维(Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF)复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面分析仪及电化学工作站等对其进行微观结构表征和电化学性能测试。结果表明:Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF复合材料的比表面积为294 m^(2)·g^(-1),孔径分布集中在50~100 nm之间,少层Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米薄片锚定在碳纤维中;Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF作为电极材料具有优异的电化学性能,在1 A·g^(-1)的电流密度下比容量为292 F·g^(-1),当电流密度升至10 A·g^(-1)时其比容量仍高达169 F·g^(-1),这主要得益于复合多孔碳纤维具有优良的电化学阻抗特性。因此,二维碳化钛/多孔碳纤维(Ti_(3)C_(2)T_(x)/PCNF)复合材料在过滤、吸波以及催化等方面具有极大的发展潜力。     

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。     

有机蒙脱石性能及应用研究

蒙脱石有机化是其深加工利用的重要方法，改性后的蒙脱石在有机相中具有较好的分散、凝胶、纳米效应和吸附性能，本文探讨了影响性能的因素，并对应用领域进行了展望。     

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.     

高纯蒙脱石制备工艺试验研究

天然膨润土是以蒙脱石为主要成分的黏土矿物,蒙脱石含量决定了天然膨润土的利用价值.本试验采用小锥角水力旋流器-自然沉淀-高速离心联合工艺对天然膨润土进行提纯,利用X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和比表面积孔径分析仪对提纯前后膨润土进行表征分析.结果表明,在沉降时间35 h,六偏磷酸钠分散剂用量为0...     

高纯蒙脱石制备工艺与实践

采用XRD、化学全分析确定辽西地区膨润土原料性质,利用小直径旋流器进行湿法提纯,制备出高纯蒙脱石.通过对原矿提纯、压滤、干燥的生产工艺条件的探索,确定了一条工业生产技术路线.     

蒙脱石制备无机凝胶试验研究

以辽宁朝阳蒙脱石为原料,通过钠化改性和胶化凝胶制得不同黏度的无机凝胶,并探索了钠化改性和胶化凝胶条件对其性能的影响。结果表明,钠化改性的最优条件为:以碳酸钠作为钠化剂,用量为8%;胶化凝胶的最优条件为:以氧化钙作为凝胶剂,用量为4%,制备出低黏度无机凝胶,再加入10%的羧甲基纤维素钠作为增稠剂,可制备出高黏度的无机凝胶。     

蒙脱石纳米复合材料基质制备研究

简要介绍了湖南某地钙基膨润土矿的矿石物质组成及性质 ,通过试验研究 ,提出了湿法分级提纯工艺流程 ,获得了蒙脱石含量 >90 %的膨润土精矿 ,为制备无机纳米复合材料提供了高性能的基质材料。     

多孔碳柱撑蒙脱石的制备

以十六烷基三甲基溴化铵和苄基三甲基氯化铵改性膨润土制备了多孔碳柱撑膨润土。用Fourier变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和氮气吸附—脱附、热分析等研究了有机改性剂对多孔材料性能的影响。结果表明:膨润土微粒与有机改性剂以共价键和离子嵌入2种形式结合;多孔碳柱撑膨润土的微观形貌呈针片状,孔径分布约1.7nm;多孔材料的主要结构是由碳化的大粒子柱撑而成的二维孔径,烧结后的有机粘土热稳定性提高。     

蒙脱石/丁苯橡胶纳米复合材料的制备

采用钙基膨润土经钠化、有机化处理通过插层法与丁苯橡胶混合制备蒙胶石／丁苯橡胶纳米复合材料。对有机土的结构进行了表征。对符合材料的结构及力学性能进行了研究。结果表明，纳米复合材料的综合性能有明显提高。蒙脱石的d001值成倍增加。