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| CTA+/蛭石插層復合物在乙醇水溶液中一維結構的變化研究 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2013-12-23 20:16:40 瀏覽次數： |
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季銨鹽陽離子對蛭石插層處理后，可由親水性改變為親油性，不僅適宜于用作聚合物填料，而且由于蛭石層間域被季銨鹽陽離子撐大，還有利于對有機分子的吸附和蛭石晶層的剝離，對于制備聚合物/蛭石納米復合材料和有機物吸附凈化材料具有重要的意義。礦物學意義上的蛭石是2∶1型三八面體或二八面體層狀結構硅酸鹽，層間具有水化陽離子層，單位化學式層電荷數x=0.6～0.9。工業意義上的蛭石通常為由金云母晶層和蛭石晶層組成的間層結構礦物（以下也簡稱蛭石）。由于蛭石晶層間水化陽離子具有可交換性，因而通過陽離子交換作用可向層間域插入季銨鹽陽離子，形成CTA+/蛭石插層復合物，當CTA+在蛭石晶層層間域中的排布方式不同時可引起“蛭石”一維結構（最大底面間距）的變化。
采用季銨鹽對蒙脫石進行插層處理已做過許多的研究工作，包括插層劑的選用、插層處理條件、季銨鹽陽離子在層間域中的排布方式等。在季銨鹽插層處理蛭石方面也做了一些工作。孫金梅等對新疆尉犁蛭石進行鈉化改型后用系列烷基季銨鹽進行了插層處理。結果表明，不同鏈長烷基季銨鹽陽離子在蛭石層間排列方式的演化途徑不同，季銨鹽用量和季銨鹽陽離子的性質可影響季銨鹽陽離子在蛭石層間的排布方式。當季銨鹽用量較低時，季銨鹽陽離子在蛭石層間形成平臥排列；而當季銨鹽用量較高時，季銨鹽陽離子在蛭石層間形成傾斜排列，且直鏈烷基越長，季銨鹽陽離子在蛭石層間越易形成傾斜排列。Williams-Daryn和Thomas用系列烷基三甲基溴化銨處理鈉蛭石，研究了單鏈和雙鏈季銨鹽陽離子在層間的排布；Williams-Daryn分別用十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨處理鈉蛭石，研究了季銨鹽陽離子在蛭石層間域中的結構和排布，結果都表明，季銨鹽陽離子在蛭石層間域中均為傾斜排列。吳平霄等以十八烷基三甲基溴化銨對水黑云母、蛭石和金云母的混合物進行有機插層，發現季銨鹽陽離子在蛭石層間排布演化模式為：蛭石層間單層傾斜→蛭石層間雙層傾斜。Gates研究了BODMA陽離子對二八面體蒙脫石的交換作用及產物在乙醇水溶液中平衡后的晶層膨脹，確定BODMA/蒙脫石的最大底面間距在乙醇水溶液中平衡時隨層電荷數以及四面體相關電荷的增加而增大，同時也隨著乙醇濃度的增加呈上升趨勢。由此看來，有機插層復合物在乙醇水溶液中由于乙醇的溶劑化作用可產生一維結構的變化，但CTA+/蛭石插層復合物在乙醇水溶液中一維結構的變化尚未見研究報道。
西南科技大學羅利明等基于蛭石良好的陽離子交換性和吸附性及層間域的可膨脹性，對新疆尉犁蛭石礦的金云母－蛭石樣品采用不同用量的季銨鹽進行微波插層處理及插層后樣品的乙醇溶液醇洗處理，并對處理后樣品一維結構的變化進行了XRD分析，考察了插層劑用量和乙醇溶液濃度對CTA+/蛭石插層復合物最大底面間距的影響。結果表明：蛭石的最大底面間距隨著CTAB用量的增加而增大，季銨鹽陽離子在蛭石層間的排布模式也隨用量的增加，發生由單層傾斜→雙層傾斜的規律性轉化。插層處理后的樣品采用濃度為97％的乙醇溶液醇洗后，蛭石最大底面間距由5.08～4.35nm減少至4nm左右，季銨鹽陽離子在層間全為單層傾斜排布；采用不同濃度的乙醇溶液對蛭石最大底面間距為4.69nm 的樣品進行醇洗，隨乙醇溶液濃度的增大，蛭石最大底面間距降低，并在濃度為60%時達到穩定值4.00nm，隨后隨乙醇溶液濃度的增大，不再發生變化。季銨鹽陽離子在蛭石層間域中以單層傾斜排布，傾斜角為 53°±時最穩定。
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