柱撑蒙脱石是由聚合无机阳离子或有机离子（分子）插入粘土矿物中而形成的具有二维孔洞的一种矿物材料，具有比表面积大，热稳定性能好、表面酸性强以及孔径可变等特性，因此在石油化工、污水处理、抗菌材料等领域有着广阔的应用前景。
 

1、柱撑蒙脱石的制备
 
　　柱撑蒙脱石的制备原理，就是离子交换原理，指由于蒙脱石层间多为范德华力、静电力和氢键力这些较弱的作用力，用制得的柱化剂中的多核离子去取代原来蒙脱石层间的水合离子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等，粘土矿物层间的多核阳离子重新组建化学键，新的化学键具有更大的键能，因此形成柱撑蒙脱石具有更加优良的性质。
 

柱撑蒙脱石的制备一般遵循以下几个步骤：
 
（1）制备柱化剂
 
　　柱撑蒙脱石的主要原理就是柱化剂离子置换出蒙脱石层间水合离子。交联柱化剂中，不同的离子摩尔比对柱撑蒙脱石的柱撑效果有明显的影响。此外，制备柱化剂的反应时间、反应温度等都会影响到最后柱撑蒙脱石的结构和性能。
 
（2）制备蒙脱石悬浮液
 
　　将钠基柱撑蒙脱石加入到一定量的去离子水中，制备成矿浆浓度为5wt%左右的蒙脱石悬浊液，蒙脱石水化膨胀后可以更好的交换得到柱化剂中的阳离子。
　　蒙脱石与柱化剂的加入比例与蒙脱石的阳离子交换容量有关，但是在实际生产操作中，加入到蒙脱石量要大于理论计算值，因为置换溶液中还存在有其他的离子，这些离子将影响柱化剂的置换效果。
 

（3）柱化过程
 
　　将按比例制备好的柱化剂逐滴加入到蒙脱石悬浮液中，不断搅拌，搅拌有利于柱化反应的发生，并且选择适当的柱撑温度和搅拌时间，温度的控制影响反应的发生。
 
（4）老化过程
 
　　将搅拌完成的柱撑蒙脱石进行老化，老化温度和时间也是影响柱撑效果的因素之一。老化的过程可以使得离子交换更加充分，最终制备得到的柱撑蒙脱石更加稳定。
 
（5）洗涤过程
 
　　洗涤柱撑蒙脱石是制备过程中的一个重要组成部分，洗涤可以洗去蒙脱石中残留的Cl-离子，因为Cl-离子在水中可以生成HC1，具有一定的腐蚀性，在后续的利用中会对设备产生影响，缩短设备的使用寿命。另一方面，洗涤也可以洗去蒙脱石悬浮液未参与置换的金属氧化物离子，使得到的柱撑蒙脱石更加纯净。
 
（6）干燥过程
 
　　干燥是柱撑蒙脱石脱去自由水的步骤。脱水的速率会影响蒙脱石孔特征，蒙脱石以微小颗粒的状态存在于蒙脱石悬浮液中，干燥时微小颗粒会聚集在一起，不同的干燥方法对微小颗粒的聚集有不同影响。
　　目前的干燥方法有：空气干燥、冷冻干燥等。慢速干燥更有利于微小粒子整齐的聚集，形成的孔道均一。
 
（7）焙烧过程
 
　　焙烧是柱撑蒙脱石进一步脱去吸附水的过程。经过一定温度的焙烧，可使得蒙脱石层间的经基聚合阳离子转化为金属氧化物，此举可以提高蒙脱石的热稳定性。但是，焙烧温度过高的时候，可能会造成蒙脱石层状柱结构的坍塌，使其化学性质变弱。
 

2、柱撑蒙脱石的种类

根据柱撑蒙脱石插层剂的不同，可以将柱撑蒙脱石分为：
　　
　　有机金属阳离子柱撑蒙脱石 
　　金属离子柱撑蒙脱石 
　　聚合羟基阳离子柱撑蒙脱石 
　　金属氧化物溶胶柱撑蒙脱石
　　混合氧化物插层剂柱撑蒙脱石
 

3、柱撑蒙脱石的性质

　　柱撑蒙脱石有很多特殊的性质，如孔径结构、表面酸性和热稳定性等。
　　孔径结构包括比表面积和层间距等重要因素；表面酸性根据质子理论分为两种，分别为Bronsted酸和Lewis酸，很多催化反应都是靠酸位攻击化学键完成的；这些性质都可以在柱撑蒙脱石作为催化剂的催化反应中体现出来；热稳定性是指柱撑蒙脱石在高温下仍能保持结构不变的性能，柱撑蒙脱石的热稳定性跟其置换的离子有很大的关系。催化活性作为一个综合指标，体现了柱撑蒙脱石各方面的性质。
　　柱撑蒙脱石的化学活性在蒙脱石用于催化剂或催化剂的载体时显得尤为重要，因为高温下如果催化剂的结构发生坍塌，则催化活性大幅度下降，所以保持保持稳定的结构对作为催化剂的柱撑蒙脱石是必备的要求之一，这样就使得柱撑蒙脱石要具有大的孔径和比表面积。
 

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来源：蒙脱石柱撑材料的制备及催化性能研究，作者：华燕莉
编辑整理：粉体技术网