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| CTA+/蛭石插层复合物在乙醇水溶液中一维结构的变化研究 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2013-12-23 20:16:40 浏览次数： |
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季铵盐阳离子对蛭石插层处理后，可由亲水性改变为亲油性，不仅适宜于用作聚合物填料，而且由于蛭石层间域被季铵盐阳离子撑大，还有利于对有机分子的吸附和蛭石晶层的剥离，对于制备聚合物/蛭石纳米复合材料和有机物吸附净化材料具有重要的意义。矿物学意义上的蛭石是2∶1型三八面体或二八面体层状结构硅酸盐，层间具有水化阳离子层，单位化学式层电荷数x=0.6～0.9。工业意义上的蛭石通常为由金云母晶层和蛭石晶层组成的间层结构矿物（以下也简称蛭石）。由于蛭石晶层间水化阳离子具有可交换性，因而通过阳离子交换作用可向层间域插入季铵盐阳离子，形成CTA+/蛭石插层复合物，当CTA+在蛭石晶层层间域中的排布方式不同时可引起“蛭石”一维结构（最大底面间距）的变化。
采用季铵盐对蒙脱石进行插层处理已做过许多的研究工作，包括插层剂的选用、插层处理条件、季铵盐阳离子在层间域中的排布方式等。在季铵盐插层处理蛭石方面也做了一些工作。孙金梅等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插层处理。结果表明，不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石层间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可影响季铵盐阳离子在蛭石层间的排布方式。当季铵盐用量较低时，季铵盐阳离子在蛭石层间形成平卧排列；而当季铵盐用量较高时，季铵盐阳离子在蛭石层间形成倾斜排列，且直链烷基越长，季铵盐阳离子在蛭石层间越易形成倾斜排列。Williams-Daryn和Thomas用系列烷基三甲基溴化铵处理钠蛭石，研究了单链和双链季铵盐阳离子在层间的排布；Williams-Daryn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，结果都表明，季铵盐阳离子在蛭石层间域中均为倾斜排列。吴平霄等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，发现季铵盐阳离子在蛭石层间排布演化模式为：蛭石层间单层倾斜→蛭石层间双层倾斜。Gates研究了BODMA阳离子对二八面体蒙脱石的交换作用及产物在乙醇水溶液中平衡后的晶层膨胀，确定BODMA/蒙脱石的最大底面间距在乙醇水溶液中平衡时随层电荷数以及四面体相关电荷的增加而增大，同时也随着乙醇浓度的增加呈上升趋势。由此看来，有机插层复合物在乙醇水溶液中由于乙醇的溶剂化作用可产生一维结构的变化，但CTA+/蛭石插层复合物在乙醇水溶液中一维结构的变化尚未见研究报道。
西南科技大学罗利明等基于蛭石良好的阳离子交换性和吸附性及层间域的可膨胀性，对新疆尉犁蛭石矿的金云母－蛭石样品采用不同用量的季铵盐进行微波插层处理及插层后样品的乙醇溶液醇洗处理，并对处理后样品一维结构的变化进行了XRD分析，考察了插层剂用量和乙醇溶液浓度对CTA+/蛭石插层复合物最大底面间距的影响。结果表明：蛭石的最大底面间距随着CTAB用量的增加而增大，季铵盐阳离子在蛭石层间的排布模式也随用量的增加，发生由单层倾斜→双层倾斜的规律性转化。插层处理后的样品采用浓度为97％的乙醇溶液醇洗后，蛭石最大底面间距由5.08～4.35nm减少至4nm左右，季铵盐阳离子在层间全为单层倾斜排布；采用不同浓度的乙醇溶液对蛭石最大底面间距为4.69nm 的样品进行醇洗，随乙醇溶液浓度的增大，蛭石最大底面间距降低，并在浓度为60%时达到稳定值4.00nm，随后随乙醇溶液浓度的增大，不再发生变化。季铵盐阳离子在蛭石层间域中以单层倾斜排布，倾斜角为 53°±时最稳定。
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