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《有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第29卷第2期2009年6月矿物学报ACTAMINERALOGICASINICAVol.29,No12Jun1,2009文章编号:100024734(2009)0220145207有机蛭石的制备及其层间插层剂排布模式研究孙金梅,彭同江3,孙红娟(西南科技大学矿物材料与应用研究所,四川绵阳621010)摘要:对新疆尉犁蛭石进行钠化改型后用系列烷基季铵盐进行了有机插层处理,利用XRD对样品进行表征。结合季铵盐阳离子的理论几何尺寸,研究了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布方式。结果表明,不同链长烷基季铵盐
2、阳离子在蛭石晶层排列方式的演化途径不同,季铵盐用量和季铵盐阳离子的性质能影响季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布方式。当季铵盐用量较低时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成平卧排列,当季铵盐用量较高时,季铵盐阳离子在蛭石晶层形成倾斜排列,且直链烷基越长,季铵盐阳离子在蛭石晶层间越易形成倾斜排列。关键词:蛭石;有机插层;排列方式中图分类号:P579;TB332文献标识码:A作者简介:孙金梅,女,1982年生,研究方向纳米矿物材料.E2mail:sunjinmei_1982@yahoo1com1cn有机粘土是硅酸盐粘土矿物
3、与有机物质通过吸附或交换作用,在粘土矿物结构单元层表面及层间域的纳米尺度局域环境内所形成的复杂有机2无机复合体。其既具有粘土矿物特有的吸附性、分散性、流变形、多孔性、片层状结构和表面酸性,又具有有机化合物的多变功能团和反应活性。早期研究主要集中于蒙脱石,近年来含蛭石晶层矿物也受到了一定的重视[125]。相对于蒙脱石,蛭石的硅氧四面体结构中铝替代硅产生的层电荷及自身的热稳定性远高于蒙脱石,阳离子交换容量大,对放射性、重金属离子的固化作用强,将它们进行有机改性,其稳定性、催化性及吸附性将会更好。国内外学者对
4、以季铵盐来有机改性蛭石进行了一系列的研究。吴平霄[1,2]和Williams2Daryn等[3]分别用十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵对蛭石矿物进行有机改性,形成有机蛭石,并深入研究了季铵盐阳离子在蛭石层间域中的结构和排布,结果表明:季铵盐阳离子能较容易地进入蛭石的层间域,且具有较好的稳定性,不易解吸,这为有机蛭石治理有机污染物方面提供收稿日期:2008209223基金项目:国家自然科学基金(批准号:40502008)3通讯作者,E2mail:tjpeng@swust1edu1cn了理论基础
5、。Williams2Daryn和Thomas[4]用n2烷基三甲基溴化铵(n=10,12,16,18)处理钠蛭石,研究了单链和双链季铵盐阳离子在层间的排布。Williams2Daryn等[3]分别用十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵处理钠蛭石,研究了季铵盐阳离子在蛭石层间域中的结构和排布,结果发现,季铵盐阳离子在蛭石层间域中均为倾斜排列。吴平霄等[6]以十八烷基三甲基溴化铵对水黑云母、蛭石和金云母的混合物进行有机插层,结果表明十八烷基三甲基溴化铵用量较低时,水黑云母中云母晶层中的K+不参与离子交
6、换反应,但十八烷基三甲基溴化铵用量较高时,黑云母晶层也出现双层倾斜排列;季铵盐阳离子在层间排布演化模式为:蛭石晶层中单层倾斜→蛭石晶层中双层倾斜→蛭石晶层与云母晶层中双层倾斜。随着烷基季铵盐有机改性蛭石的研究不断深入,制备方法已趋于成熟。但由于蛭石的层电荷比蒙脱石的高,这导致阳离子交换反应的难度增加,使得对烷基季铵盐阳离子在蛭石晶层的排布和作用机理的研究并不多,且主要集中于十六烷基三甲基溴化铵有机改性蛭石的研究,而对短链烷基季铵盐阳离子的研究较少。本文采用一系列烷基季铵盐来对蛭石进行有机改性,通过红外光
7、谱和X射线衍射特征分析了季铵盐阳离子在蛭石晶层的结构和排布模式。146矿物学报2009年1实验111实验原理11111钠化改型处理根据化学成分分析,蛭石晶层中可交换性阳离子的种类主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+等。利用Na2CO3可对蛭石进行钠化改型,其钠化处理化学反应式如下:蛭石+Na2CO3→Na2蛭石+K2CO3+CaCO3↓+其主要交换离子为Ca2+、Na+。化学组成SiO45165%,Al2O312112%,Al2O35197%,MgO225115%,CaO1175%,Na2
8、O0149%,K2O5126%。插层剂:6种烷基三甲基溴化铵CnTAB(n=8,10,12,14,16,18),分析纯,含量39910%。主要仪器:DF2101S智能型集热式恒温加热磁力搅拌器、7821型磁力加热搅拌器、TDL240B型低速台式大容量离心机等。113有机蛭石的制备已有研究结果表明,在相同的实验条件下,季+MgCO3↓+BaCO3↓铵盐阳离子将首先置换层间的Na。基于此,在11112有机插层处理对钠改型蛭石样品进行有机插层
