納米高嶺土的制備

時(shí)間：2014-05-12 09:52:13

作者：世邦機(jī)器

某專家以天然高嶺土、非離子表面活性劑AES和助劑為原料，采用有機(jī)物質(zhì)插層復(fù)合、微乳化和高剪切方法制備了高嶺土納米-亞微米級(jí)復(fù)合材料，通過掃描電鏡圖像可以觀察到復(fù)合材料的大小和形狀，天然高嶺土的塊狀結(jié)構(gòu)被解離成薄片狀，長(zhǎng)和寬約分別為150nm和60nm，每個(gè)薄片上結(jié)合有大分子物質(zhì)，表明有物質(zhì)插入了高嶺土的層間，天然高嶺土被剝離成納米尺寸的片狀結(jié)構(gòu)，有機(jī)物質(zhì)和高嶺土層間的水合羥基形成氫鍵連接。這不但增加了高嶺土的比表面積，而且增加了高嶺土的活性吸附位點(diǎn)。高嶺土生產(chǎn)設(shè)備紅外光譜圖也表明，在高嶺土插層過程中，高嶺土表面的羥基與有機(jī)物質(zhì)發(fā)生了鍵合，可能是鋁氧八面體和有機(jī)物羥基中的氧原子成氫鍵連接。這說明有機(jī)物質(zhì)已經(jīng)插入高嶺土的層間，層間距變大。這與上述X射線衍射分析的結(jié)果一致。

某專家認(rèn)為，黏土礦物能夠與有機(jī)物和無機(jī)物發(fā)生吸附插層和離子交換等相互作用，生成黏土納米復(fù)合物。高嶺土是1:1型層狀黏土，在一定條件下有機(jī)分子脲、二甲基亞砜、乙酸鉀、N-甲基酰胺、甲酰胺、甲醇等都能插入高嶺土的層間，使高嶺土的層間距增大，高嶺土設(shè)備甚至可以使高嶺土剝片形成單層黏土，客體分子進(jìn)入高嶺土層間，可以打斷高嶺土層間的氫鍵，與高嶺土的內(nèi)表面羥基或內(nèi)表面氧發(fā)生化學(xué)吸附和鍵合，形成黏土-有機(jī)復(fù)合體?？?lián)P船等（2003)依據(jù)有機(jī)分子的性質(zhì)，認(rèn)為黏土-有機(jī)復(fù)合體中的成鍵作用的主要方式為氫鍵、離子偶極力、有機(jī)分子與水化離子之間的水橋成鍵作用、陽(yáng)離子交換、陰離子交換等。

專家研究認(rèn)為，高嶺土的插層反應(yīng)是通過層間氫鍵的斷裂以及和插層分子形成新的氫鍵而實(shí)現(xiàn)的，也可以說是電子轉(zhuǎn)移機(jī)理。對(duì)質(zhì)子給體和質(zhì)子受體而言，形成的氫鍵并不相同。質(zhì)子給體，如尿素和酰胺類物質(zhì)含－NH2－，通過和硅氧面的氧原子形成氫鍵NH―O―Si而插層，由于氧是比較弱的電子受體，因此這類氫鍵作用力較弱。對(duì)于質(zhì)子受體，如乙酸鉀和DMSO含有可以接受質(zhì)子的官能團(tuán)－C=O－或－S=O－和鋁氧層的羥基形成氫鍵－C=O－HO－Al或S=O－HO－Al而吸附于高嶺土層間。