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纳米高岭土的制备

时间:2014-05-12 09:52:13

作者:世邦机器

某专家以天然高岭土、非离子表面活性剂AES和助剂为原料,采用有机物质插层复合、微乳化和高剪切方法制备了高岭土纳米-亚微米级复合材料,通过扫描电镜图像可以观察到复合材料的大小和形状,天然高岭土的块状结构被解离成薄片状,长和宽约分别为150nm和60nm,每个薄片上结合有大分子物质,表明有物质插入了高岭土的层间,天然高岭土被剥离成纳米尺寸的片状结构,有机物质和高岭土层间的水合羟基形成氢键连接。这不但增加了高岭土的比表面积,而且增加了高岭土的活性吸附位点。高岭土生产设备红外光谱图也表明,在高岭土插层过程中,高岭土表面的羟基与有机物质发生了键合,可能是铝氧八面体和有机物羟基中的氧原子成氢键连接。这说明有机物质已经插入高岭土的层间,层间距变大。这与上述X射线衍射分析的结果一致。

某专家认为,黏土矿物能够与有机物和无机物发生吸附插层和离子交换等相互作用,生成黏土纳米复合物。高岭土是1:1型层状黏土,在一定条件下有机分子脲、二甲基亚砜、乙酸钾、N-甲基酰胺、甲酰胺、甲醇等都能插入高岭土的层间,使高岭土的层间距增大,高岭土设备甚至可以使高岭土剥片形成单层黏土,客体分子进入高岭土层间,可以打断高岭土层间的氢键,与高岭土的内表面羟基或内表面氧发生化学吸附和键合,形成黏土-有机复合体。柯扬船等(2003)依据有机分子的性质,认为黏土-有机复合体中的成键作用的主要方式为氢键、离子偶极力、有机分子与水化离子之间的水桥成键作用、阳离子交换、阴离子交换等。

专家研究认为,高岭土的插层反应是通过层间氢键的断裂以及和插层分子形成新的氢键而实现的,也可以说是电子转移机理。对质子给体和质子受体而言,形成的氢键并不相同。质子给体,如尿素和酰胺类物质含-NH2-,通过和硅氧面的氧原子形成氢键NH―O―Si而插层,由于氧是比较弱的电子受体,因此这类氢键作用力较弱。对于质子受体,如乙酸钾和DMSO含有可以接受质子的官能团-C=O-或-S=O-和铝氧层的羟基形成氢键-C=O-HO-Al或S=O-HO-Al而吸附于高岭土层间。

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