柱撑粘土矿物材料的制备和应用 - 矿床地质.PDF

矿 床 地 质 2002 年 MINERAL DEPOSITS 第21 卷 增刊 柱撑粘土矿物材料的制备和应用∗ Preparation and Application of Pillared Clay Mineral Materials 管俊芳 陆 琦 汤中道 雷新荣 （中国地质大学测试中心，湖北武汉 430074 ） Guan Junfang, Lu Qi, Tang Zhongdao, Lei Xinrong (China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China) 摘 要 柱撑粘土是一种新型的复合材料，近年来，国内外对其进行了广泛和深入的研究。作为新型催化剂、 吸附剂，它在石油化工、环境科学和材料科学领域具有广泛的应用前景。文章论述了国内外阳离子粘土复合材料 制备、性质、表征和应用的现状。 关键词 柱化剂 柱撑粘土 应用 柱撑粘土被认为是比沸石分子筛有更大的层间孔的二维分子筛，从20 世纪70 年代开始，国内外学者 对其做了深入的研究。作为一种分子级复合材料，柱撑粘土复合材料以其独特的优势在许多领域也得到了 应用，如作为催化剂和催化剂载体、择型吸附剂、离子交换剂、离子导体、电极、传感器和光功能材料等。 本文综述了这类材料的制作、应用的现状及前景。 1 柱撑粘土材料的制备 柱撑粘土矿物材料的制备分两步：首先是柱撑溶液的制备，其次是粘土矿物母体的选择及与柱化剂的 交联。柱撑溶液中的单金属聚阳离子的种类、多金属聚阳离子的种类皆影响柱撑粘土的性能。 1.1 柱撑溶液的制备和类型 柱撑溶液（柱化剂、交联剂、插层剂）是层柱粘土研究中最重要的内容。目前国内外的研究热点是聚 合羟基金属阳离子（郝玉芝等，1989），适合于Al 、Zr 、 Cr 、 Fe 、Si、Ga、Ti、V 、La 、Ce、Mo 、Ga、 Co、Sn、B 等单金属聚阳离子和 Fe/Al 、Si/Al、、Cr/Al、Si/Ti、Ga/Al、Ce/Al、La/Al 、Zr/Al 等双金属聚 阳离子。 用聚合羟基金属阳离子法制备柱化剂 ，基本原理是金属氯化物在一定的碱性条件、一定的温度、一 定的时间内静止陈化而成（Pinnavia ，1983；Sterte，1992；Dong et al. ，1993；Robert et al. ；Volzone et al. ， 1993；Crozier et al.，1999；Bahranowski et al. ，1997；kloprogge et al. ，1994；赵东源等，1993）。并有从 单一铝多核羟基聚合金属阳离子向铝与其他金属元素的多核羟基聚多金属阳离子方向发展的趋势，双金属 聚阳离子柱化剂是目前研究的热点。 1.2 柱撑粘土材料的制备 1.2.1 粘土矿物的选择 自然界的粘土矿物有很多种，由于本身结构的特点，决定用于制备柱撑粘土的粘土矿物种类有限。国 外主要是蒙脱石、皂石、贝得石、锂皂石等蒙皂石族矿物，另有累托石、蛭石、水滑石、伊/蒙混层等。而 我国以蒙脱石为主，其次是累托石和合成水滑石。 ∗ 本文得到地质行业科学技术发展基金项目（959620 ）资助 第一作者简介 管俊芳，女，1965 年8 月生，在读博士研究生，主要从事矿物材料的研究。 第21 卷 增刊