二氧化钛柱撑蒙脱石对铅、铬和铜离子的吸附性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,钠基蒙脱石为载体,应用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)柱撑蒙脱石纳米复合材料(TiO2-MMT)。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X-射线能量散色谱和透射电子显微镜等分析手段对样品进行了表征。结果表明,样品晶相主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成;TiO2-MMT呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石(MMT)层间,且MMT的(001)晶面间距明显增大;钛与蒙脱石比例、柱撑温度、柱化剂陈化时间、烘干温度、煅烧温度仅对蒙脱石(001)面的晶面间距有影响,且随着钛与蒙脱石比值的增大、柱化温度的升高,陈化时间的延长,晶面间距也逐渐增大。应用静止浸渍法测试了TiO2-MMT对铅、铬和铜离子的吸附性能。结果表明,TiO2-MMT对铅离子的吸附率达到99.8%,吸附固化效果优于钠基蒙脱石。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解亚甲基蓝的实验研究

采用TiCl4水解法制备钛柱化剂与钠蒙脱石离子交换后,自然风干、焙烧得到具有稳定层结构、大晶面间距(2.26 nm)和大比表面积(285.7 m2/g)的钛柱撑蒙脱石(Ti-PILM)。用制备的Ti-PILM对亚甲基蓝(MB)进行紫外光作用下的光催化降解实验,并与层结构不规则的Ti-PILM在相同条件下对MB的光催化效果进行对比,研究MB的初始浓度、Ti-PILM投放量、pH对光催化降解效果的影响。结果表明,室温条件下,降解时间120 min,当Ti-PILM投样量等于2 g/L,MB初始浓度为50 mg/L,pH为7时,Ti-PILM对MB降解速度最高。与纳米TiO2不同,Ti-PILM对MB的降解率和降解初速率与MB在其表面的吸附行为密切相关。     

制备方法对纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石结构和性能的影响

分别通过离子交换方法和离子交换-水热法制备纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石,利用XRD、DSC-TG、N2吸附-脱附等方法对材料进行结构特征与性能的表征。实验结果表明,传统的离子交换方法可使制备的钛柱撑蒙脱石比表面积、孔体积增大;离子交换-水热法可使TiO2介孔柱撑蒙脱石中锐钛矿晶型更好,晶粒变大,柱撑蒙脱石结构更稳定,而且水热的温度越高,所需反应时间越短,锐钛矿的晶型更好,发育更完善。     

钛柱撑蒙脱石的表面活性研究

利用吸附吡啶的红外光谱对采用水解法和Sol—Gel法制备的钛柱撑蒙脱石和Ti—PLMs表面的酸位进行分析，结果表明：在蒙脱石表面主要存在羟基功能基和L酸位，Ti—PLMs表面除了有很强的L酸位，还出现B酸位。水解法和Sol-Gel法制备的Ti—PLMs相比，后者的L酸位较多,而B酸位较少,认为Ti—PLMs表面的酸位，尤其是B酸位，主要来自于层间产生的TiO2柱子。     

TiO2柱撑蒙脱石的X射线衍射和扫描电镜研究

通过TiCL4在HCL溶液中的水解制备了TiO2柱撑蒙脱石，用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及N2吸附－脱附实验对所得材料进行表征。结果表明，煅烧能有效地改善柱撑蒙脱石层间TiO2柱体的结晶程度，但同时也会引起TiO2晶粒长大、比表面积下降以及硅酸盐片层之间平行有序分布的程度降低。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解亚甲基蓝的实验研究

纳米TiO2的光催化作用是近20 a来环境污染治理技术的研究热点.实验研究表明,大部分烃类、卤代烃、表面活性剂等有机物都可以在紫外光的照射下被TiO2降解.但TiO2在实际使用中存在困难,如量子效率低、对有机物的吸附性差、不易回收再利用等,因此对它的研究主要集中在TiO2负载技术上.层柱粘土的研究进展为此提供了理论基础.     

微波处理TiO2柱撑蒙脱石的光催化性能

采用微波处理方法合成了TiO2结晶体柱撑蒙脱石光催化材料,采用XRD、BET吸附和降解甲基橙实验分析了柱撑蒙脱石的结构、锐钛矿金红石晶相比例、比表面积和光催化性能。结果证实,微波功率与辐照时间等条件将影响材料的结构与性能;与传统加热方式比较,微波处理可获得锐钛矿相含量高的混晶TiO2;该TiO2柱撑蒙脱石具备优异的光催化性能。     

柱撑粘土的晶体结构模型

根据X射线衍射、电子探针等实验数据综合分析和理论计算，讨论了柱撑基团[Al13O4(OH)24(OH2)12]^7 和[Ti20O32(OH)12(OH2)18]^4 在粘土矿物结构单元层层间的分布，铝基和钛基的笼状离子作用范围分别相当于粘土矿物的10个和6个晶胞。羧基铝柱撑蒙脱石层间孔道高度为0.9-1.2nm，直径为1.5nm；理论孔道率为84％，有效孔道率为56％。钛基柱撑蒙脱石的层间孔道高度为1.34-1.60nm，直径为1.0nm，理论也道率为75％，有效孔道率为50％。根据柱撑离子基团的两种类型，可把柱撑粘土分为Keggin型柱撑粘土和Dawson型柱撑粘土。     

非离子表面活性剂修饰纳米钛柱撑粘土材料的合成与应用

本文采用非离子表面活性剂聚乙烯醇(PVA)对粘土进行改性修饰,并以钛酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了PVA修饰疏水型纳米钛柱撑粘土材料,对其进行了比表面积(BET)、热重分析(TGA)、X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征。实验结果表明,TiO2成功地插入了粘土层间,并以锐钛矿型的晶型存在,制备的柱撑粘土复合材料仍有较好的层状结构,其比表面积较原土有明显的增加,经过PVA修饰后柱撑粘土表面的疏水性得到了提高。以甲基橙的吸附和降解为模型反应,考察了柱撑粘土的吸附性能和光催化活性,实验结果发现PVA修饰疏水型纳米钛柱撑粘土材料对甲基橙表现出了良好的吸附能力和较好的光催化活性。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.     

羟基Fe—Al,Cr—Al柱撑蒙脱石的制备及热稳定性研究

本研究采用钙基蒙脱石成功地制备了羟基Ｆｅ－Ａｌ,羟基Ｃｒ－Ａｌ柱撑蒙脱石。柱撑蒙脱石的层间距达到１９Ａ,比表面积３１０ｍ＾２／ｇ,层间域空间热稳定性可达７００℃,中对柱揎蒙脱石的制备条件,酸性的起因,影响层间空结构热稳定性的因素的进行了初步的探讨。     

不同层间堆垛密度的HDTMA^＋柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附实验研究

本文以阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMAB)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.5～2.5CEC)制备了层间季铵盐离子呈单层平卧、双层平卧和倾斜双层排列的HDTMA 柱撑蒙脱石,并研究了具有不同层间结构的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力以及溶液pH值、温度、对硝基苯酚初始浓度等因素对HDTMA 柱撑蒙脱石吸附性能的影响。实验结果表明,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液pH值的升高而升高,这主要受对硝基苯酚在不同pH条件下的离子化程度影响;HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液温度的升高而降低,说明吸附反应是一个放热过程。同时,从单层平卧→双层平卧→倾斜双层,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力明显提高。钠基蒙脱石和低堆垛密度(单层平卧、双层平卧)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈S型,而高堆垛密度(倾斜双层)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈Linear型,表明前者以表面吸附为主,后者以分配作用为主。     

稀土掺杂板钛矿的光催化活性的第一性原理研究

基于第一性原理,以板钛矿相TiO2和稀土掺杂板钛矿相TiO2原胞为基本模型,利用MS4.0软件的castep模块结合ATK软件计算了17种稀土掺杂板钛矿相TiO2的态密度、晶格能和能隙等参数。结果证实,除Sc、Y外,其余稀土元素均有利于降低板钛矿相TiO2的能隙,这一现象与稀土外层的4f电子结构相对应。Sc和Y有利于降低板钛矿相TiO2的晶体形成能,这与此类化合物的合成能相关。     

聚苯胺／蒙脱石纳米复合材料的实验制备研究

对聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料的制备方法与制备产物进行了研究。将新疆某地蒙脱石在钠化改型后进行了季铵盐改性处理。以苯胺作为客体物质 ,利用季铵盐 /蒙脱石插层复合物与有机物良好的相容性 ,将季铵盐 /蒙脱石插层复合物分散在苯胺单体中后 ,苯胺单体进入了蒙脱石层间域 ,通过原位聚合法制备了聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料。XRD、SEM、TG_DTA分析结果表明 ,苯胺单体的进入使蒙脱石的层间距大大增加 ,经聚合后聚苯胺 /蒙脱石复合物中蒙脱石及其插层复合物的X射线衍射特征、形态特征和热学性质特征完全消失 ,表明蒙脱石晶层已被剥离分散在聚苯胺中形成聚苯胺 /蒙脱石纳米复合材料。     

聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料的制备与表征

基于蒙脱石层间域二维纳米空间厚度的可扩展性,采用有机插层、单体引入及原位聚合法,制备了聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料,利用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM和四探针电阻牢测量仪等研究了复合材料的结构、热性能和导电性能,并讨论了复合机理.结果表明,当m(OM)/m(An)＜0.3时,苯胺单体原位聚合后,蒙脱石晶层被充分剥离,复合材料的热稳定性提高;当有机蒙脱石与苯胺的质量比为0.09时,所制得纳米复合材料的电导率最大达到2.34 S/cm.     

非平衡2:1型蒙脱石微观结构特征研究

从蒙脱石的化学组成、晶体结构、纳米结构以及晶胞的荷电规律,阐述了蒙脱石的微观结构特征。蒙脱石晶胞是一个带有0.66个负电荷的大负离子体,每个晶胞面积约为0.4378 nm2,体积0.4594nm3。9个晶胞构成了能完整表征蒙脱石物化性的最小纳米微粒,该微粒平行于(001)面的面积为4.2645nm2,体积4.0940 nm3。蒙脱石晶体层间通常带有负电荷,端面带有正电荷,所以蒙脱石在分散过程中容易形成卡房式结构。     

ZnS柱撑高岭石-蒙脱石混层矿物纳米复合材料的制备及其光降解伊红-B的研究

以硫尿和乙酸锌为前驱物,通过离子交换和溶液热反应的方法在有机高岭石蒙脱石混层矿物(高蒙混层矿物)层间原位合成了ZnS纳米粒子,得到ZnS柱撑高岭石蒙脱石混层矿物纳米复合材料。X射线粉末衍射分析(XRD)表明高蒙混层矿物的d001从原来的0.98nm被柱撑到1.95nm,表明层间被插入了直径小于1nm的ZnS纳米颗粒。扫描电镜(SEM)观察发现,原高蒙混层矿物的有序片层结构部分被破坏,在被剥离的片层上面均匀覆盖了ZnS颗粒聚集体,粒径在25nm左右。透射电镜(TEM)显示,ZnS颗粒聚集体是由3～5nm的颗粒堆积而成,夹杂在被剥离的高蒙混层矿物层中。选区电子衍射(SAED)和能量散射谱(EDS)测定表明形成的ZnS属于六方晶系,结晶度较低。光降解伊红_B(eosion_B)实验表明该纳米复合物具有极高的反应活性,紫外可见吸收光谱(UV_Vis)跟踪反应历程,表明降解过程中没有其他中间产物生成,20min之内降解率达到99.1%。本方法制备的ZnS柱撑高蒙混层矿物纳米复合材料与前人制备的ZnS纳米粒子相比具有更高的催化活性,方法更简单,原料较便宜,可重复利用。     

镍铝基柱撑蒙脱石的制备及孔道结构研究

以钠基蒙脱石为原料,采用共聚法合成镍铝柱化剂,利用离子交换法制备镍铝基柱撑蒙脱石。通过研究不同镍铝物质的量比例和不同NaOH的量对柱撑蒙脱石制备的影响,并对其孔道结构进行探讨。XRD结果表明,当镍铝物质的量比为1∶6、加入75mlNaOH时,可得到(001)面网层间距达1.8940nm的镍铝基柱撑蒙脱石。FT-IR显示,镍铝基聚合羟基阳离子进入蒙脱石层间,柱撑蒙脱石的基本结构并未发生改变。对柱撑前后蒙脱石的比表面积和孔径结构进行分析,发现镍铝基柱撑蒙脱石比表面积为169.68m2/g,平均孔径为4.120nm,说明镍铝基柱撑蒙脱石具有较大的比表面积,较小且均匀的孔径分布,是一种合适的催化和吸附材料。     

钛矿石物相的快速分析

钛矿石的主要矿物有金红石(TiO2),其次钛铁矿(FeO.TiO2)、榍石(CaO.TiO2.SiO2)和钛磁铁矿(FeTiO3.nFe2O3)。样品经碱熔融,过氧化氢比色测定总钛;利用电感耦合等离子体质谱法测定,氟化氢铵和盐酸溶解钛铁矿、钛磁铁矿、榍石和硅酸盐中的钛;湿法磁选、盐酸溶解钛磁铁矿中的钛;磁选后的残渣经800℃灼烧,氟化氢铵和盐酸溶解榍石和硅酸盐中的钛。方法对12个钛矿石样品进行了4种钛矿物物相分析,结果与实际地质成矿组分符合。     

榴辉岩型钛矿化的地球化学制约

根据对国内外已发表的榴辉岩地球化学资料的统计分析,表明榴辉岩中TiO2含量与全铁(TFeO)具正相关性,而与MgO, 特别是MgO/(MgO TFeO)比值具负相关性.按TiO2含量的高低,可将榴辉岩区分为高钛型(TiO2＞2.0%)、中钛型(TiO2=0.60%～2.00%)和低钛型(TiO2＜0.6%)三类,文章重点讨论了高钛与低钛榴辉岩地球化学特征的差异.与低钛型榴辉岩相比,高钛型榴辉岩相对偏基性,富铁,贫镁,并具有较高的高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf等)和亲铁元素(如V、Co、Ni等)含量.原岩恢复显示低钛榴辉岩的源岩有两种类型,其一为洋壳俯冲形成的蛇绿岩残片,另一为富钙质的沉积泥灰岩.高钛型榴辉岩的源岩则具OIB特征,可能为富集地幔部分熔融或上涌的软流圈地幔物质与地壳物质混染的产物.榴辉岩中的钛矿化主要受源岩因素制约,此外,岩浆结晶分异对其也有一定影响.