微波对制备高岭石插层作用的研究
第１２卷第２期 ２０１２年６月 江苏建筑职业技术学院学报 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＪＩＡＮＧＳＵ ＪＩＡＮＺＨＵ ＩＮＳＴＩＴＵ『ＴＥ Ｖｏ１．１２№．２ Ｊｕｎ．２０１２
微波对制备高岭石插层作用的研究
王凤清 ，强颖怀。，肖根先
（１．江苏建筑职业技术学院机电工程学院，江苏徐州，２２１１１６；
２．中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州２２１００８）
摘 要：为了明确微波对制备高岭石插层的作用，采用乙酰胺对高岭石的微波熔融插层和油浴熔
融插层进行了对比实验．借助于ＸＲＤ、ＦＴＩＲ等分析测试手段，通过对比不同时间段２种插层环境
下的插层率，分析了微波对插层反应的影响，进而探讨了微波对插层反应的作用机理．研究发现在
反应初期微波对插层反应起促进作用，但随着时间的延长这种促进作用减弱，并呈现出一定的阻
碍作用，认为是微波对乙酰胺的热作用和极化作用综合作用的结果．
关键词：微波；高岭石；插层；油浴；熔融；乙酰胺
中图分类号：ＴＤ ９８５ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—３５５０（２０１２）０２—００３１—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ
ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ—ｑｉｎｇ ，ＱＩＡＮＧ Ｙｉｎｇ—ｈｕａｉ ，ＸＩＡＯ Ｇｅｎ—ｘｉａｎ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，
Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２ ２ １ １ １ ６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉｏｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２ ２ １ ００８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｓｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ，
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ ｏｉｌ ｍｅｌｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ
ｕｓｉｎｇ ａｃｅｔａｍｉｄｅ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｎｇ ｒａｔｅｓ ｕｎｄｅｒ ２ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ａｔ ｄｉｆ—
ｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｕｃｈ ａｓ ＸＲＤ ａｎｄ ＦＴＩＲ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎ—
ａｌｙｚｅｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｎ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗｓ
ｔｈａｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈａｓ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏ—
ｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ ｔｕｒｎｓ ｔｏ ｂｅ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｏｕｇｈｔ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅ—
ｈｅｎｓｉｖｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆｒｏｍ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｎ ａｃｅｔａｍｉｄｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ；ｋａｏｌｉｎｉｔｅ；ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ；ｏｉｌ ｈａｔｈ；ｍｅｌｔｉｎｇ；ａｃｅｔａｍｉｄｅ
高岭石有机插层材料是有机化合物插入高岭石层
间形成的复合物，既具有黏土矿物特有的吸附性、分散
性、流变性、多孔性和表面酸性，又具有有机化合物的
收稿日期：２０１２一Ｏ４—２８ 作者简介：王风清，男，江苏东台人，助理讲师，硕士 Ｅ—ｍａｉｌ：｛ｑｗａｎｇ２０＠１６３．ｃｏｒｎ 多变官能团和反应活性．作为新型矿物材料，在催化
剂、吸附剂、功能陶瓷材料、纳米复合材料、环境工程材
料等方面具有广泛的应用前景．但是，插层反应往往需
要很长的反应时间．如何缩短反应时间，又好又快地制
备出高质量的高岭石的插层复合物是最近研究的热
点．其中，微波被认为对插层反应有明显的加速作用．
３２ 江苏建筑职业技术学院学报 第１２卷
本文采用微波熔融法、油浴熔融法对乙酰胺插层高岭
石的过程进行了对比研究．借助于Ⅺ 、ＦＴＩＲ等分析
测试手段，对比分析了微波对插层反应的影响，进而探
讨了微波对插层反应的作用机理．
１ 实验方案
１．１试剂与仪器
１）高岭石采用（上海）国药集团化学试剂有限
公司生产．用激光粒度仪测试其粒度，其平均粒度
为１．３２ ｍ．纯高岭石的ＸＲＤ图谱表明高岭石的结
晶完好．在６０℃下烘干２４ ｈ后使用．
２）二甲基亚砜采用上海东懿化学试剂公司生产．
３）甲醇采用北京化工厂生产．
４）乙醇采用上海建信化工有限公司试剂厂生产．
５）乙酰胺采用（上海）国药集团化学试剂有限
公司生产．
６）ｗＦ一４０００型微波快速反应装置，采用上海
屹尧分析仪器有限公司生产．
７）Ｄ／ＭＡＸ一３Ｂ型Ｘ射线衍射仪，采用日本理
学（Ｒｉｇａｋｕ）公司生产．
８）１７０ ＳＸ傅立叶变换红外光谱仪，采用美国
Ｎｉｃｏｌｅｔ公司生产．
１．２ 实验方法
１．２．１微波作用下的熔融法插层分别称取高岭
石２０ ｇ、乙酰胺１００ ｇ，微波加热至８５℃，用时２．５ ｈ，
同时配合ＷＦ一４０００自带磁力搅拌系统磁力搅拌．
产物用乙醇抽滤后，４Ｏ℃烘干２４ ｈ，研磨后得到白
色粉末．ｗＦ一４０００微波快速反应系统的具体参数
设定见表１．
表１微波作用下实验参数
Ｔａｂ．１ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｕｎｄｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ
１．２．２ 油浴条件下的熔融法插层 分别称取高岭
石５ ｇ、乙酰胺２５ ｇ，油浴加热至８５℃，用时２．５ ｈ，
同时配合机械搅拌．产物用乙醇抽滤后，４０℃烘干
２４ ｈ，研磨后得到白色粉末．反应系统的时间、温度
参数设定参见表１，其中功率一栏为０．
１．３分析测试
１）ＸＲＤ测试．用日本制造的Ｄ／ＭＡＸ一３Ｂ型Ｘ
射线衍射仪进行测试，测量条件为Ｃｕ靶，Ｋａ辐射， 石墨弯晶单色器，管电压为３５ ｋＶ，管电流为３０ ｍＡ，
扫描速率为３￣／ｍｉｎ，采样间隔为０．０２。，扫描范围为
２．５。～４５。．
２）红外光谱测试．用Ｎｉｃｏｌｅｔ １７０ＳＸ Ｆｏｕｒｉｅｒ变
换红外光谱仪测定样品的红外光谱，扫描范围为
４ ０００ ｃｍ ～５ＯＯ ｃｍ～，ＫＢｒ压片．
２实验结果与分析
２．１纯高岭石的ＸＲＤ及ＦＴＩＲ谱分析
２．１．１ 纯高岭石ＸＲＤ谱 一般认为有序度越高
的高岭石的插层反应越容易，所制的复合物插层率
越高［１］．图１为纯高岭石ＸＲＤ谱．其峰值与理论值
对比情况见表２．
２ ｅｔａ（ｄ ｅｅ） 。 ／、 图ｌ纯高岭石ＸＲＤ谱
Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｐｕｒｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ
表２纯高岭石峰值和理论值对照 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｅａｋ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｕｒｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ 角度／２０。 实际值ｄ／ｎｍ 理论值ｄ／ｎｍ １２．３７ １９．８２ ２Ｏ．３３ ２Ｏ．８５ ２１．２５ ２６．６３ ３８．４２ ０．７１４ ９ ０．４４７ ５ ０．４３６ ４ ０．４２５ ７ ０．４１１ ７ ０．３３４ ４ ０．２３４ １ Ｏ．７１４ Ｏ．４４７ ０．４３６
Ｏ．４１７ ２
０．２３４ ０
从ｄ 、ｄ㈣、ｄ。 。等峰值与理论值对比情况看，
此高岭石的结晶度状况良好，属于高度有序高岭
石Ｌ２］．６号、１２号峰为石英晶体特征峰，说明此高岭
石含有少量的石英杂质．
２．１．２ 纯高岭石ＦＴＩＲ谱 Ｃｒｕｚ—Ｃｕｍｐｌｉｄｏ等
（１９８２）研究了高岭石Ａ１４［（ＯＨ）８／ＳｉＯ１０］层间
ＯＨ一的红外光谱发现，高岭石晶格中ＯＨ一的取向
对层间内聚能有影响，层间内聚能又与高岭石结
晶度有关［３］．当ＯＨ一与晶体Ｃ轴夹角减小，内聚
能增大，高岭石结晶度降低．根据ＯＨ一谱带特征，
将高岭石分４类（见表３） ］．从图２的３ ６９５ ｃｍ＿。、
３ ６６９ ｃｍ～、３ ６５５ ｃｍ～、３ ６２０ ｃｍ 谱带相对值情
况看，３ ６９５ ｃｍ 为强、３ ６６９ ｃｍ＿。为弱、３ ６５５ ｃｍ
为弱、３ ６２０ ｃｍ 为强，完全符合表４的第１类情 号一９ 一
ｎ 第２期 王凤清，等：微波对制备高岭石插层作用的研究 ３３
况．因此，ＦＴＩＲ谱分析再次证明该高岭石为高结晶
度高岭石．
图２纯高岭石的ＦＴＩＲ谱图 Ｆｉｇ．２ ＦＴＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｐｕｒｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ
表３高岭石ＯＨ谱带与结晶度关系
Ｔａｂ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＯＨ ｂａｎｄ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｎｎｉｔｙ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ
２．２插层效果的表征
２．２．１ 层间距 高岭土的层间距（ｂａｓａｌ ｓｐａｃｉｎｇ）
一般为０．７２ ａｍ，其层间域（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ）为
０．２９ ｎｍ．插层复合物形成后，０．７２ ａｍ的衍射峰变
弱，而随插层物的不同，代之以不同层间距的衍射
峰．层间距大小主要受插层有机分子大小和排列方
式影响，但不能反映插层作用的完全程度．
２．２．２插层率 插层率（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ）是衡
量插层反应的完全程度，用高岭石插层前后ｄ 峰
强度变化的比值（ｊ．Ｒ．）表示［５－６２：
．Ｒ．一ｌｏｏｌ复合体／（Ｉｏｏ１￣合体＋Ｉｏｏｌ高岭石）， （１）
式中：ｌｏｏｌ复合体和Ｊ…高岭石分别表示插层产物中新
产生的ｄ 衍射峰强度和原高岭石ｄ。。。衍射峰强
度．插层作用完全，则新产生的衍射峰强度大，而
０．７２ ｎｍ衍射峰强度必然相应减弱．插层率反映的
是复合物中有机物进人高岭石层间的量的多少，进
入量越多，插层率越大．本文中统一采用有机物插
层前后ｄ㈣值的变化和插层率（ｆ．Ｒ．）两项指标来
评价插层效果．
２．３微波对插层的影响
２．３．１ 微波作用下乙酰胺对高岭石的熔融法插
层通过实验得知，乙酰胺分子在熔融状态下可直接插
入到高岭石层问．图３是反应２．５ ｈ和２４ ｈ高岭石／有
机微波熔融插层复合物的ＸＲＤ谱图．从图中可看出，
当乙酰胺分子插入到高岭石层间，ｄ 值由０．７２ ｎｍ 增大到１．１ Ｄｉｎ．文献［７］报道的数据和本次实验数据完
全吻合．可以看出乙酰胺分子已成功进入到高岭石层
间，形成了高岭石／乙酰胺插层复合物．
ｍ自（ｄ删 （ａ）２．５ ｈ
自 （ｂ）２４ ｈ
图３高岭石／乙酰胺微波熔融插层复合物ＸＲＤ谱
高岭石—插层复合材料的制备及吸附性能
第ｌ４誊第６．朋 ２００２年ｌ１月 嘉兴学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉａｘｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．１４ Ｎｏ．６ ＮＯＶ．２００２
高岭石一插层复合材料的制备及吸附性能
廖仁春 ，古映莹 ，吴幼纯 ，刘素琴 ，黄可龙
（１．嘉兴学院组织部，浙江嘉兴３１４００１；２．中南大学化工化学学院，湖南长沙４１００８３）
摘 要：采用不同的方法制备高岭石一Ｃｔ一巯基苯并噻唑（简写为高岭石一ＭＢＴ）插层复合体，ＸＲＤ分 析得改性后的高岭石的层间距为０．７２０ｎｍ，表明ＭＢＴ已插入到高岭石层间，热分析表明产品在ｔ≤５ＯＯ℃ 时稳定。吸附实验测得高岭石一ＭＢＴ插层复合体吸附水溶液中重金属离子（Ｐｂ抖）的最佳工艺条件及最
大吸附量。 关键词：高岭石一ＭＢＴ插层复合体；插层作用；吸附；循环性能。 中圈分类号：Ｐ６１９．２３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ－－ａ－－ｍｅｒｃａｐｔｏｂｅｎｔｈｉａｚｏｌｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔｈ— ｏｄｓ．ＸＲＤ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｍｅｌｌａｒ ｓｐａｃｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ０．７２０ｒｉｍ，ｗｈｉｃｈ ｓｕｇ— ｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ＭＢＴ ｗａｓ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ——ＭＢＴ ｗａｓ ｓｔａｂｌｅ ｗｈｅｎ ｈｅａｔｅｄ ｔＯ ５００＂Ｃ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｎａｘ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｂ ｆｒｏｍ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｋａｏｌｉｎｉｔｅ—ＭＢＴ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｉｍｐａｃｔ；ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｉｒｃｕｌａｒ
高岭石／N-甲基甲酰胺插层复合物的制备
信阳师范学院学报：自然科学版 第２１卷第１期２００８年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ￣ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２００８
・应用技术研究・
＿＿＿ －＿＿＿ Ｃｊ 同 岭石／Ｎ 甲基甲酰胺插层复合物的制备
田春良
（济宁学院化学系，山东济宁２７３１５５）
摘要：室温下，通过磁力搅拌制备高岭Ｘ；／Ｎ一甲基甲酰胺（ＮＭＦ）插层复合物．用ＸＲＤ、｝－Ｔ—ＩＲ、ＴＧ—ＤＳＣ分 析插层前后特征基团和结构的变化．结果表明：ＮＭＦ有机分子进入高岭石层间，在连续搅拌２４ ｈ后插层率为
９２％，层间距由０．７１ ｎｍ膨胀为１．０７ ｎｍ，随着反应时间的延长，插层率下降，但是其结构的有序度提高；插层后
３ ６９６ ｃｍ～、３ ６６８ ｃｍ～、３ ６５１ ｃｍ 处峰强度变弱，３ ６１９ ｃｍ 基本不变，在１ ６３８ ｃｍ 和３ ５５３ ｃｍ 处出现新 的吸收峰；ＴＧ．ＤＳＣ分析表明在１４５℃左右有机分子分解，５１２℃左右失去结构水，１ ０００℃左右出现相转变． 关键词：Ｎ一甲基甲酰胺；高岭石；插层复合物 ’ 中图分类号：ＴＱ１３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－０９７２（２００８）０１－０１１５－０３
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ／ＮＭＦ Ｉｎｔｅｒｃｌａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ＴＩＡＮ Ｃｈｕｒ１．１ｉａｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｉｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｉｎｇ ２７３１５５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ／ＮＭＦ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ａｔ ｒｏｏｍ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｇｒｏｕｐｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｉｎｔｅｒｃａ—
用SEM分析肼对高岭石的插层作用
电子显微学报Ｊ．Ｃｈｉｎ．Ｅ｜ｅｃｔｒ．Ｍｉｃｒｏｓｃ．Ｓｏｃ ２１（５）：７７３～７７５ ２００２年 ７７５ （３５）式中ａ因子的换算公式为： ａ ： ／ ：（ａ ・Ｃ ＋ａ ・ｃ ）／ （ａ ・ｃ≥＋ａ ・ｃ ）（３６） （Ｘ ：Ａ ，Ｂ ，……，Ｎ ；相应地Ｘ＝Ａ，Ｂ，……，Ｎ） （Ｉ ＝Ａ ，Ｂ ，……Ｎ ；相应地Ｉ＝Ａ，Ｂ，……，Ｎ） 式中ｃ 和ｃ 为高价基元氧化物ｘ 和Ｉ 中 余额氧的重量百分含量。 根据ａ因子换算公式，我们从有关的低价氧化 物和余额氧的ａ因子值（Ａｌｂｅｅ—Ｒａｕ）计算了几种高 价基元氧化物的ａ因子，使之应用于有标样和无标 样的试样分析中。 参考文献： ［１］Ｂｅｎｃｅ Ａ Ｅ，Ａｌｂｅｅ Ａ Ｌ．Ｊ Ｇｅｏｌ，１９６８，７６：３８２ ［２］Ａｌｂｅｅ Ａ Ｌ，Ｒａｙ Ｌ．Ａｎａ Ｃｈｅｍ，１９７０，４２：１４０８ ［３］Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ Ｊ Ｔ．Ｍｉｃｒｏｂｅａｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ，１９８４，２０８
维普资讯 ７７６ 电子显微学报Ｊ．Ｃｈｉｎ．Ｅｌｅｃｔｒ．Ｍｉｃｒｏｓｃ．Ｓｏｃ ２１（５）：７７６～７７７ ２００２年
国产高纯ＴｉＯ２粉体颗粒形貌扫描电镜分析
安果芒 ，刘兴萍 ，谢永红 ，荣丽梅 （１国营７１５厂电镜室，四川成都６１００５８；２成都电子科技大学材料分析中心，四川成都６１００５２） ＴｉＯ 固体粉体是制作ＰＴＣ热敏电阻，ＢａＴｉＯ 半 导体瓷的主体原料之一，其颗粒形貌，粒度对ＢａＴｉＯ 半导体瓷主晶相的形成起着决定性作用。同时直接 影响到ＰＴＣ热敏电阻的电性能。２０世纪９０年代， 国内用高品质，高纯的ＴｉＯ：粉料主要来源于进口 （日本），其高成本，价格昂贵等因素直接制约了企业 的市场竞争力和经济效益。因此，开展一系列替代 进口ＴｉＯ：原料的国产ＴｉＯ 颗粒形貌研究工作显得 至关重要。本文利用扫描电镜对国产ＴｉＯ，颗粒形 貌进行观察分析，并与日本高品质ＴｉＯ 原料作对比 分析，为实现ＴｉＯ，国产化提供科学的依据。 １ ＳＥＭ观察分析 样品为收集到的国内多个厂家生产的ＴｉＯ，粉 料，选用适当的分散剂制样，经蒸金镀膜后，供ＳＥＭ 观察。国产ＴｉＯ，颗粒形貌显微表征为近似球形，棒 状和不规则形，存在团聚结构，且颗粒大小不均，离 散性较大，如图１～图５所示；而日本样品的ＴｉＯ，颗 粒形貌表征为球形（近似球形），且细化，均匀，参见 图６所示。可见国产ＴｉＯ，颗粒与日本样品相比在 形貌上存在一定的差异。 ２结论 １）从日本高品质ＴｉＯ：颗粒形貌可知：球形（近 似球形），细化，均匀是高品质ＴｉＯ 粉体形貌的主要 物理特征。也是国产ＴｉＯ，生产的方向。 众所周知，ＢａＴｉＯ 半导体瓷生成是依赖于烧结 的固相反应来完成的。要求粒子的活性高，传质反 应要快，才能使ＢａＴｉＯ 瓷半导体充分化。而球形细 化粒子颗粒的比表面积大，活性好，更利于ＢａＴｉＯ 瓷的传质反应，使之半导体化更充分，形成良好的 ＢａＴｉＯ 半导体瓷，从而才可能制作出高品质的ＰＴＣ 产品来。 ２）国产ＴｉＯ 粉料中存在的棒状，不规则形，都 不利于传质反应，且难于控制成形烧结过程，易生成 异晶，固属于不良的ＴｉＯ，颗粒形貌。但可以采取一 些诸如粉碎，捣碎等措施，使之粒子细化，接近球形。 ３）利用ＳＥＭ研究国产ＴｉＯ，粉体颗粒形貌，为生 产ＴｉＯ 粉体的制作方提供了科学的依据。同时也 使ＳＥＭ的运用领域得以扩展。 参考文献： ［１］周东祥，等．ＰＴＣ材料及应用［Ｍ］．武汉：华中理工大学 出版社，１９９０．５． ［２］卢红霞，等．ＴｉＯ 粉体性能对ＰＴＣ热敏电阻性能的影响 ［Ｊ］．电子与材料．１９９４（２）：２０—２８． ［３］朱盈权，等．ＢａＴｉＯ，和ＴｉＯ 的物化特性对ＰＴＣ电性能 的影响［Ｊ］．电子与材料，１９９４（３）：２７—３１．
龙岩高岭土矿物学特征及插层复合物的制备
第３０卷第２期 ２０１１年３月 岩石矿物学杂志 ＡＣＴＡ ＰＥＴＲ０Ｌ０ＧＩＣＡ ＥＴ ＭＩＮＥＲＡＩ ０ＧＩＣＡ Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．２：３０７－－３１２ Ｍａｒ．，２０１１ 龙岩高岭土矿物学特征及插层复合物的制备 张敬阳，叶玲 （华侨大学材料科学与工程学院，福建厦门 ３６１０２１） 摘要：通过化学成分分析、岩矿鉴定、扫描电镜、Ｘ射线衍射、红外光谱和差热一热重曲线观察和分析测试，对龙岩 高岭土的矿物学特征进行了研究。结果表明，龙岩高岭土矿物组成简单，主要由高岭石组成，有害成分铁和钛含量 很低，自然白度８３％～９２％，质量好，但高岭石结晶程度不高，Ｈｉｎｃｋｌｅｙ指数０．４２，属较无序高岭石。在此基础上，用 醋酸钾对高岭石进行插层，研究插层对高岭石微结构的影响。ＸＲＤ分析显示，高岭石与醋酸钾作用后，ｄ０ｏ１值由原 来的０．７２２ ３ ｎｎ１增至１．３９２ ９ ｎｒｎ，表明醋酸根已插入高岭石层问，并使高岭石的层间距被撑大，插层率可达９０％以 上。红外分析也证实，醋酸根和水一起插入高岭石层问；高岭石与醋酸根之间已形成多种形式和强度的氢键，而且 内羟基也受到一定程度的扰动，说明水和醋酸根插入高岭石层间，与高岭石有较强的键合作用。 关键词：高岭土；矿物学特征；高岭石一醋酸钾；插层；龙岩 中图分类号：Ｐ５７８．９６４；Ｐ５７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—６５２４｛２０１１）０２～０３０７—０６ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｏｌｉｎ ｆｒｏｍ Ｌｏｎｇｙａｎ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｙａｎｇ ａｎｄ ＹＥ Ｌｉｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｑｉａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｋａｏｌｉｎ ｆｒｏｍ Ｌｏｎｇｙａｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌ— ｙｓｉｓ，ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ＳＥＭ，Ⅺ ，ＩＲ ａｎｄ ＤＴＡ—ＴＧ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ａｌ２０３ ａｎｄ Ｓｉｏ２ ｉｓ ｖｅｒｙ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａＩ ｖａｌｕｅ．ｗｉｔｈ ｔｉｎｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｆｅ ａｎｄ Ｔｉ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｋ２Ｏ ｉＳ ｈｉｇｈｅｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｍｉｃａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎ ｉＳ ｍａｄｅ ｕｐ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｗｉｔｈ ｍｉｎｏｒ ｍｉｃａ ａｎｄ ａ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ．ａｎｄ ｉｔｓ ｎａｔｕｒａ１ ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ ｖａｒｉｅｓ ｆｒｏｍ ８３％ｔｏ ９２％．Ｔｈｅ ＳＥＭ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎ ｓｈｏｗ ｃｌｅａｒ ｌａｙｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ０．１～５ ｆｍ ｉｎ ｓｉｚｅ．ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｏｄ—ｓｈａｐｅｄ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ．Ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｐａｒｔｉ— ｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ８３．２％ｐａｒｔｉｃｌｅｓ＆ｒｅ ｂｅｔｗｅｅｎ １．００ ａｎｄ ５．００ ｆｆｍ ｉｎ ｓｉｚｅ，ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｏｆ ３．１６ ｆｆｍ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂａｎｄｓ ｏｆ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ａｒｅ １．００４ ｎｌＴｌ，０．７２２ ｎｌＴｌ，０．４４７ ｎｍ，０．３５９ ｎｍ，０．３３５ ｎｒｎ，０．２５７ ｎｌＴｌ，０．２５０ ｎｌＴｌ ａｎｄ ０．２３５ ｎｍ．Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｋａｏｌｉｎ ｉＳ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｉｎｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎ．Ｔｈｅ １．００４ ｎｍ ｂａｎｄ ｉＳ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ｏｒ ｍｉｃａ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＳＥＭ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｓｅ ｄａｔａ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｓｍａｌ１ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ０．３３５ ｎｒｎ ｂａｎｄ ｉｓ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｑｕａｒｔｚ．Ｉｔｓ ｌｏｗｅｒ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ｉｎｄｅｘ（ＨＩ＝ ０．４２）ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｔｈａｔ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｉｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ．ＦＴ—ＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｉｍｐｌｙ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ— ａｌ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｌａｙｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｍａｉｎ ｐｅｒｆｅｃｔ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ３ ６９５．３９ ｃｍ ｂａｎｄ（ｉｎｎｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｈｙ— ｄｒｏｘｙｌ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）ｉｓ １．１０ ｔｉｍｅｓ ｔｈａｔ ｏｆ ３ ６２０．２６ ｅｒｎ ｂａｎｄ（ｉｎｎｅｒ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｓ￣ｅｔｃＮｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ），ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ ｏｆ Ｌｏｎｇｙａｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ．ＴＧ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｌｏｓｓ ａｔ １００ 收稿日期：２０１０—０８—１１；修订日期：２０１０—０９—１５ 基金项目：福建省自然科学基金计划资助项目（Ｄ０７１００１８，１３０８１００１８） 作者简介：张敬阳（１９６８一），男，汉族，硕士，副研究员，主要从事尢机非金属材料的研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｙｚｈａｎｇ＠ｈｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
一水硬铝石矿-氢氧化钠-氢氧化钙体系在微波场中的物相演变
一水硬铝石矿-氢氧化钠-氢氧化钙体系在微波场中的物相演变
黎氏琼春;巨少华;彭金辉;王仕兴;周烈兴;王应兰
【摘 要】将一水硬铝石矿与Ca(OH)2和过饱和NaOH溶液均匀混合后在微波炉中焙烧.利用X线衍射分析技术,研究不同实验因素(微波焙烧温度、NaOH添加量、Ca(OH)2添加量和保温时间)对一水硬铝石矿-氢氧化钠-氢氧化钙体系相变规律的影响.研究结果表明:升高微波焙烧温度、增加NaOH和Ca(OH)2的添加量,延长微波保温时间均有利于NaAlO2和Ca2SiO4的形成,从而提高铝硅分离的效果.但当Ca(OH)2添加过量时反而对熟料的物相结构不利.实验的最优条件为:NaOH与Al和Fe的物质的量比nNaOH/(nAl+nFe)为1.0,CaO与SiO2的物质的量比nCaO/nSiO 2为2.0,微波焙烧温度为800℃,保温时间为20 min.此时,熟料的结构疏松多孔,浸出效果好.%A slurry mixture of diasporic bauxite and alkaline
(Ca(OH)2+supersaturated NaOH solution) was roasted with microwave
energy. The effects of operation parameters, such as microwave roasting
temperature, NaOH amount, Ca(OH)2 amount and holding time on the
phase transformation of the diasporic bauxite-NaOH-Ca(OH)2 system were
investigated by X-ray diffraction analysis. The results show that increasing
the microwave roasting temperature and the amounts of NaOH or
苯甲酰胺对高岭石插层的FTIR和XRD研究_张生辉
苯甲酰胺对高岭石插层的FTIR和XRD研究_张生辉
第29卷,第8期 光谱学与光谱分析Vol 129,No 18,pp206722070
2009年8月 Spectroscopy and Spectral Analysis August ,2009
苯甲酰胺对高岭石插层的FTIR 和XR D 研究
张生辉1,强颖怀1,欧雪梅1,夏 华2
11中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221008 21中国地质大学材料科学与化学工程学院,湖北武汉 430074
摘 要 苯甲酰胺在熔融状态下取代前驱体中的DMSO 分子插层高岭石,产物经丙酮洗涤,得到纯净的高
岭石/苯甲酰胺插层复合物。XRD 结果显示高岭石层间距从01717nm 膨胀到11437nm 。插层作用使高岭石内表面羟基红外伸缩振动峰由3696和3657cm -1移动至3701和3651cm -1处;苯甲酰胺3368和3172cm -1处N H 2基伸缩振动峰红移至3474和3184cm
-1处,1659cm -1处羰基峰移至1640cm -1处,这些表明原高岭石层间氢键的损失及与苯甲酰胺分子之间氢键的形成。插层反应于30min 迅速达到平衡,插层率随反应温度的增加先增加后减小,180℃时有最大插层率;以丙酮作为洗涤剂可以消除表面吸附和残余的苯甲酰胺晶体而不影响复合物的结构。
关键词 高岭石;苯甲酰胺;插层;XRD ;FTIR 中图分类号:O435 文献标识码:A DOI :1013964/j 1issn 1100020593(2009)0822067204
收稿日期:2008203228,修订日期:2008206230
基金项目:中国矿业大学青年基金项目(E200401)和中国矿业大学科技专项基金项目(ZK0005)资助
作者简介:张生辉,1977年生,中国矿业大学材料与工程学院博士研究生 e 2mail :shenghui_zhang @1631com
高岭石有机插层复合物的研究现状及发展趋势
２００８年９月第２８卷第３期 四川地质学报 Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ，＿ｌ２００８
高岭石有机插层复合物的研究现状及发展趋势 赵彦巧 ，王万军 ，张进宇。 （１．河南理工大学资源环境学院，焦作４５４０００；２．湖南农业大学农学院，长沙４１ ０００１） 摘要：综述了高岭石一有机物插层复合物发展历程，分析了高岭石插层复合物制备方法、插层反应影响因素 及插层应用，并阐述了有机插层复合物的研究重点及发展趋势。 关键词：高岭石；有机插层；复合物；影响因素 中图分类号：Ｐ５７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０９９５（２００８）０３—０２４３—０５ 高岭石（土）有机插层纳米材料的研究在我国始于１９９２年，而较多的研究则集中于２０００年以后。 近年来，高岭石在新材料中的应用得到了深入研究，如用于制备高岭石有机插层纳米材料、赛隆材料、 地聚物材料等。整体来看，我国对高岭石加工与应用研究，尤其在新材料方面的应用研究与国外比存在 着较大差距，与我国的高岭土产出大国地位极不相称。 高岭石插层纳米材料的制备及其应用研究是提高高岭石产品档次的重要途径，可以大幅度提高产品 的附加值，有着十分重要的现实意义和理论意义。 １ 高岭石有机插层复合物的发展历程 大体上可划分为三个阶段： 第一阶段，１９６１年～１９８７年为强极性有机小分子插层复合物制备阶段。１９６１年一１９６８年，和田光 史制备出了高岭石一醋酸钾插层复合物，其层间距膨胀到１．４ｎｍ；威斯发现了尿素对高岭石群也起着相同 的作用，并且查明高岭石与氨基甲醛、肼之间也有相同作用 ；Ｏｌ￣ｎｉｋ Ｓ Ｌ制备出了高岭石～二甲基亚砜 插层复合物。初期阶段，研究这些插层物的目的是为了区分高岭石与其它粘土矿物种类。这一阶段，研 究进展缓慢，制备的高岭石有机插层复合物的种类较少，表征手段一般为ｘ射线衍射。１９６９年～１９８７年， 已制备出Ｋａｏ—Ｕｒｅａ、Ｋａｏ—ＤＭＳＯ、高岭石一甲酰胺、高岭石一乙酸钾、高岭石一肼，埃洛石一甲酰胺、埃洛 石一乙酸钾、埃洛石一肼、高岭石一氧化吡啶等插层复合物。该阶段以强极性有机小分子插入高岭石层间形 成复合物为特征，偶尔以极性小分子作挟带剂制备出如高岭石一氧化吡啶等复合物。 第二阶段，插层聚合制备高岭石一聚合物纳米复合材料成为现实。这是以Ｙｏｓｈｉｙｕｋｉ Ｓｕｇａｈａｒａ等于１９８８ 年首次报道制备出高岭石一聚合物插层体高岭石一聚丙烯腈为标志的。从此，高岭石有机插层复合物得 到了许多学者的注意与研究。此阶段主要以制备和表征为特征，表征方法有红外光谱、ｘ射线衍射、拉 曼光谱、魔角旋转核磁共振谱、热分析、扫描电子显微镜、比表面积测定、透射电子显微镜以及有机物 含量ＣＨＮ分析等。该阶段制备出许多新的插层复合物，如高岭石一脂肪酸盐、高岭石一聚丙烯酰胺、高岭 石一聚乙二醇等复合物。 第三阶段，高岭石一甲醇成为一种通用的预插层体，于１９９８年Ｙｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｋｏｍｏｆｉ等确认其为划分标志。 高岭石一甲醇的通用性促进了大量新的插层复合物的合成。能直接插层于高岭石层间的有机物仅有极少 数强极性有机小分子，其它有机分子的插层是用所谓“置换插层”的方法，即先用强极性有机小分子插 层，然后再用其它有机分子置换插在高岭石层间的强极性有机小分子，从而达到插层目的。常用的预插 层体，或称为前驱物（体）的有高岭石一二甲基亚砜、Ｋａｏ—ＮＭＦ、高岭石一乙酸铵等，用这些预插层体可 以制备出高岭石一聚丙烯酰胺、高岭石／１一甲基一２一吡硌烷酮、高岭石一２一巯基苯并噻唑、高岭石一十六烷 基三甲基溴化铵、高岭石／聚丙胺酸等。但是，仍然有许多有机物用上述这些预插层体不能进行置换， 而用Ｋａｏ—ＭＥ却能够制备出相应的插层复合物，如高岭石一烷基胺、高岭石一硝基苯胺等。高岭石一甲醇的 通用性还表现在可作为纳米反应器用于制备纳米金属／高岭石复合物，如纳米Ｐｄ／高岭石复合物。该阶 收稿臼期： ２００７—１２～２２ 作者简介：赵彦巧（１９８２一），女，河南商丘人，河南理工大学资源与环境学院地质资源与地质工程专业，研究方向为：矿产资源勘查、评价 与综合利用
高岭石插层-超声法剥片可行性研究
第３０卷第１期 ２００７年１月 非金属矿 Ｎｏｎ．Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍｉｎｅｓ Ｖｂ１．３０ Ｎ０．１ Ｊａｎ，２００７
高岭石插层一超声法剥片可行性研究木
阎琳琳‘张存满 ’徐政‘ （Ｉ 同济大学材料科学与工程学院，上海２０００９２；２同济大学汽车学院氢能技术研究所，上海２０１８０４） 摘要 采用插层法和超声法相结合的方法对高岭石进行刺片。本试验选用三种插层剂进行插层．即尿素、醋酸钾和ＤＭｓｏ。分别采 用饱和溶液浸泡法、吸潮法和微波插层法．先制备出高岭石的插层复合物，再对其进行超声处理。运用超声法尝试将高岭石插层复合物剥 片。研究其插层及剥片效果．探讨超声剥片的可行性。经试验．采用醋酸钾作插层剂时．效果显著．有望用于工业生产。 关键词超声法 高岭石 插层剥片 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ－Ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ Ｙａｎ Ｌｉｎｌｉｎ’Ｚｈａｎｇ Ｃｕｎｍａｎ Ｘｕ Ｚｈｅｎｇ’ （Ｉ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈｍ ２０００９２；２ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ．Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０ １ ８０４） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｅｘｆｏｌｉａｔｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ．Ｔｈｅ ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｖｉａ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅ ｒｅａｇｅｎｔｓ－－ｕｒｅａ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｃｅｔａｔｅ ａｎｄ ＤＭＳＯ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｂｙ ｓｏｌｕｔｉｏｎ－ｄｉｐｐｉｎｇ．ｍｏｉｓｔｕｒｅ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ，ｔｒｙｉｎｇ ｔｏ ｅｘｆｏｌｉａｔｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ． Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ．ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗｈｅｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｃｅｔａｔｅ ｗｏｒｋｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｎ．ｒｅｌａｔｉｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｍａｒｋｅｄ ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ－ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｏｍｅｄａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ 高岭土中高岭石主要呈假六边形层状结构， 它易于沿与层面平行的方向劈开。层间解离堆垛 的高岭石晶体，实现在纳米尺度上应用高岭石， 将会使现有的用途产生质的提高¨叫Ｊ，使原矿的 价值倍增。在目前高岭石的开发利用中，用作纸 张的填料和涂布料、陶瓷原料、橡胶填充剂、油 漆和涂料的添加剂等，粒度均在０．１ ｍ以上，一 般为２ ｍ左右，０．１ ｍ是目前超细粉碎手段所能 达到的底线 ｊ。高岭石一些特征参数包括比表面 积、亮度、晶粒的大小和形状直接决定其在技术 上的应用性【４ｊ。若能在较短时间内，成功使高岭 石剥片达到纳米级别，将会带来工业上的革新， 产生良好的效益。 高岭石的传统解离，多采用机械剥片和研磨方 法：如湿法或干法碾磨［６－８］ｏ这种单靠机械碾磨方 法的缺点是：过度研磨会破坏高岭石的晶体结构， 导致其产品性能不佳【８ｌ。应用高岭石的插层作用进 行剥片，也已进行过很多研究。有人 叫通过脲插 层作用使高岭石剥片，然而形成的颗粒处于微米、 亚微米级且颗粒团聚严重，达不到纳米尺度，并且 颗粒的结晶度遭到一定程度的破坏。插层和机械的 ‘国家自然科学基金资助项目（项目批准号：５０３７２０４５）；”通讯联系人 复合处理，效果也不甚理想。采用尿素长时间地插 层作用和在球磨过程进行高岭石的剥片，尽管最终 样品的比表面积较高，但其绝大部分成为非晶态颗 粒的团聚体，破坏了高岭石原有的晶体结构¨。。。 高频超声波可产生局部超高温、超高压，并且 超声空化作用产生很高的空化能，造成固体表面颗 粒间的剧烈碰撞，使颗粒尺寸减小【Ｉ“。用超声处 理水和高岭石的混合物，可达到良好剥片效果，且 晶体结构保持良好，但所需时间较长，难以实现工 业化生产 ｌ。 由于插层作用可使高岭石剥片易于进行，采用 插层作用和超声处理相结合的方法，不仅有望在短时 间内取得较好的剥片效果，而且可保持良好的晶体结 构。在本研究中，采用三种插层物即尿素、醋酸钾和 二甲基亚砜（ＤＭＳＯ），分别采用饱和溶液浸泡法、吸 潮法和微波插层法将其插入高岭石层间，运用超声法 尝试将制得的高岭石插层复合物剥片，并采用ＸＲＤ、 ＴＥＭ、ＳＥＭ等方法研究其插层及剥片效果。结果表 明，其中以高岭石／醋酸钾插层复合物的超声剥片效 果最为明显，在高岭石颗粒纳米化的同时还保持了完 好的晶体结构，此法有望成熟后用于工业生产。 １试验试剂
直接置换插层法0.85nm水合高岭石的制备
第２７卷第６期 ２０１１年６月 无 机 化 学 学 报 ＣＨＩＮＥＳＥ Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＩＮ０ＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ Ｖ０１．２７ ＮＯ．６ ｌ１２ｌ一１ １２７
直接置换插层法０．８５ ａｍ水合高岭石的制备
徐剑锋１ 梁怡瑛１ 马 宁－ 陈丽昆２ 李 勇２ 杜丕一 ，
（ 浙江大学材料系，硅材料国家重点实验室，杭９’ｚ，Ｉ ３１００２７）
（ 中国高岭土公司，苏州 ２１５１５１）
摘要：以高岭石／尿素插层复合物作为中问相，利用简单的直接置换插层法制备了 １＝０．８５ ｎｎｌ的水合高岭石。利用ｘ射线衍 射、红外光谱、扫描电镜表征处理前后高岭石结构与形貌的变化。结果表明：尿素插层后的高岭石层问距从 ：０．７２ ｎｍ增大到 ｄｏｏ１：１．０８ ｎｍ．经不同温度酸洗或水洗后，插层复合物转变成层间有水分子的水合高岭（ｄｏｏ１＝０．８５ ｎｉｎ）．且高岭石晶粒厚度明显 从约２５ ｎｒｆｌ减小到约１０ ｎｍ。在高温条件下形成的水合高岭石含量最高．９０℃水洗时ｄｏｏｊ＝０．８５ ｎｉｎ水合高岭石的转化率接近 ７０％．这种水合高岭石具有进一步的置换插层能力．是一种制备其他高岭石插层复合物很好的前驱体。与乙二醇形成ｄｃｏ１＝１．１０ ｎｉｎ乙二醇／高岭石插层复合物．其置换率达到１００％
关键词：高岭石；插层；插层前驱体；水合高岭石 中图分类号：Ｏ６１３．７２；Ｐ５８７．９６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４８６１（２０１１）０６一ｌ１２１—０７
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏ．８５ ｎｍ Ｈｙｄｒａｔｅｄ Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｂｙ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ
ＸＵ Ｊｉａｎ—Ｆｅｎｇ ＬＩＡＮＧ Ｙｉ—Ｙｉｎｇ ＭＡ Ｎｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｌｉ・Ｋｕｎ ＬＩ Ｙｏｎｇ ＤＵ Ｐｉ—Ｙｉ ，
（ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＳｉｌｉｃｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
高岭石-甘氨酸插层工艺研究
第３７卷第２期 ２０１４年３月 非金属矿 Ｎｏｎ．Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍｉｎｅｓ Ｖｂ１．３７ Ｎｏ．２ Ｍａｒｃｈ，２０１４
高岭石一甘氨酸插层工艺研究
赵顺平 郭玉 薛晨 ， 徐衡 ’ 夏华
（１ 安庆师范学院化学化工学院，安徽安庆２４６０１１；２光、电、磁功能配合物和纳米配合物安徽省重点实验室，安徽安庆２４６０１１；３ 安庆师
范学院物理与电气工程学院，安徽安庆 ２４６０１１；４ 中国地质大学（武汉）材化学院，湖北武汉４３００７４）
摘 要 以高岭石一甲醇复合物为前驱体制备了高岭石一甘氨酸插层复合物，产物采用ＰＸＲＤ、ＦＴＩＲ表征。重点考察了水与甲醇体积比、 ｐＨ值、甘氨酸浓度、搅拌温度、搅拌时间等工艺条件对插层效果的影响。结果表明，水与甲醇体积比为１：１，１ｍｏＦＬ甘氨酸水溶液在等电点６附近， ７０℃搅拌２４ｈ，插层效果最佳，插层率约为８０％，层间距 ｏ０１）值为１．１２ｎｍ和１．０５ｎｎ＇ｌ，分别对应甘氨酸分子在高岭石层间直立和倾斜６０。两种取向。 关键词 高岭石甘氨酸插层工艺 中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ／Ｇｌｙｃｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｚｈａｏ Ｓｈｕｎｐｉｎｇ ・ Ｇｕｏ ｙｕ３ Ｘｕｅ Ｃｈｅｎ ， Ｘｕ Ｈｅｎｇ ， Ｘｉａ Ｈｕａ４ （１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｑｉｎｇＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ，Ａｎｑｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ ２４６０１１；２ ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＬｉｇｈｔ， Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ａｎｄ Ｎａｎｏ・ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ，Ａｎｑｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ ２４６０１１；３ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＰｈ３，ｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｑｉｎｇ ＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ，Ａｎｑｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ ２４６０１１；４ Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙＡｃａｄｅｍｙ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００７４） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ－・ｇｌｙｃｉｎｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ－・ｍｅｔｈａｎｏｌ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＰＸＲＤ ａｎｄ ＦＴ－ＩＲ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉ，ｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ，ｐＨ ｖａｌｕｅ，ｇｌｙｃｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ １：１ ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ，ｐＨ ｖａｌｕｅ ６，ｇｌｙｃｉｎｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ １ ｍｏｌ／Ｌ，ｓｔｉｒｒｉｎｇ ａｔ ７０℃ｆｏｒ ２４ ｈ，８Ｏ％ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ００１）ｖａｌｕｅｓ ｏｆ １．１２ ｎｌＴＩ ａｎｄ １．０５ ｎｎｌ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｇｄｉｎｇ ｔｏ ｕｐｒｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｉｌｅ ｗｉｔｈ ６０。ａｎｇｌｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｇｌｙｃｉｎｅ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｌａｙｅｒｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｋａｏｌｉｎｉｔｅ ｇｌｙｃｉｎｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ