淺談埃洛石納米管的應(yīng)用領(lǐng)域

王子嘉

（湖南省長(zhǎng)沙市周南中學(xué) 410008）

淺談埃洛石納米管的應(yīng)用領(lǐng)域

王子嘉

（湖南省長(zhǎng)沙市周南中學(xué) 410008）

埃洛石納米管是一種新型材料，價(jià)格低廉，有著獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在物質(zhì)吸附、儲(chǔ)存和運(yùn)輸以及重油、酶以及金屬氧化物的催化上應(yīng)用廣泛。本文主要就埃洛石納米管的應(yīng)用進(jìn)行分析。

埃洛石納米管；應(yīng)用；分析

埃洛石是一種硅鹽酸礦物，又被叫做水高嶺石，其化學(xué)成分和高嶺土十分類(lèi)似，具有區(qū)別于高嶺土的片狀結(jié)構(gòu)的管狀結(jié)構(gòu)。埃洛石納米管形態(tài)完整的中空管狀結(jié)構(gòu)，不封端，無(wú)卷曲破裂或套管現(xiàn)象，管內(nèi)表面不均勻，部分區(qū)域存在著寬窄周期的變化，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，是天然的多孔納米晶體材料。作為一種新型的性能優(yōu)異且價(jià)格低廉的納米材料，埃洛石納米管具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及明顯的資源優(yōu)勢(shì)，在物質(zhì)吸附、儲(chǔ)存和運(yùn)輸以及重油、酶以及金屬氧化物的催化等方面有著廣泛應(yīng)用。

1 埃洛石納米管的性能分析

埃洛石納米管因其管狀結(jié)構(gòu)獨(dú)特，極性相比于表面積和內(nèi)表面積高，對(duì)許多分子吸附能力較強(qiáng)，具有較好的吸附、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)男阅埽瑧?yīng)用于氫鍵流體、燃料氣體、生物大分子或藥物分子等的存儲(chǔ)和運(yùn)輸。

因?yàn)榘Ｂ迨{米管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有著精確可控的直徑和長(zhǎng)度，其內(nèi)表面可以功能化，其吸附性能具有選擇性，運(yùn)輸具有可調(diào)控性，在分子儲(chǔ)存、分離、吸附、運(yùn)輸裝置甚至傳感器等方面都有很大的潛力和價(jià)值。尤其埃洛石納米管具有較大的孔徑和較高的內(nèi)表面極性，可以大幅提高水分子在納米管中的自擴(kuò)散系數(shù)，可以在分子運(yùn)輸和親油親水分子之間的分離領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。

如果人們把碳納米管和多孔性炭與埃洛石納米管進(jìn)行對(duì)比的話，就會(huì)發(fā)現(xiàn)埃洛石納米管在燃料氣體的運(yùn)輸方面，優(yōu)勢(shì)明顯。其資源豐富，生產(chǎn)成本低，儲(chǔ)存容量高，應(yīng)用前景較好。

埃洛石納米管的黏土礦物粒子分散度使得埃洛石納米管具有良好的生物相容性，可以達(dá)到較大表面積和較高的包容度，可以防止藥物發(fā)生酶降解或者化學(xué)變化，增加水溶解性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物分子的微囊儲(chǔ)存。其吸附能力強(qiáng)，容易回收再生，且安全無(wú)毒，價(jià)格低廉。因而在生物大分子或藥物分子存儲(chǔ)和運(yùn)輸方面具有優(yōu)勢(shì)。

2 埃洛石納米管在催化劑領(lǐng)域中的應(yīng)用

埃洛石納米管在催化行業(yè)被廣泛應(yīng)用。埃洛石的表面羥基可以在特定的條件下對(duì)酸性活性位點(diǎn)進(jìn)行提供，因而可以用作催化劑對(duì)石油的裂化、直鏈脂肪酸與醇的酯化反應(yīng)等進(jìn)行催化。還可以把埃洛石納米管當(dāng)成催化劑的載體，將催化劑在埃洛石納米管的表面或納米管內(nèi)進(jìn)行固定，制造出活性和選擇性良好的催化劑，使得管徑的設(shè)定只有特定大小的分子才可以進(jìn)入到納米管當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物分子的某部分穿透管與活性位點(diǎn)的解除，進(jìn)行擇形催化。

埃洛石納米管可以被用作酸的催化劑.因?yàn)槠湓谥赜偷拇呋土鸦矫婢哂辛己玫幕钚裕绕涫瞧浞磻?yīng)活性遠(yuǎn)大于高嶺石，被廣泛應(yīng)用于石油煉制行業(yè)。而研究證明埃洛石納米管在進(jìn)行催化酯化反應(yīng)的時(shí)候，再生容易。

埃洛石納米管還可以被用作環(huán)保、制藥和酶的催化劑載。雖然無(wú)機(jī)材料早已經(jīng)被用作了酶的固定化載體，且具有穩(wěn)定性和不溶于有機(jī)溶劑和易再生等優(yōu)點(diǎn)，但其直徑和表面積的大小制約了大分子對(duì)微孔表面的進(jìn)入。而埃洛石納米管顯然更具有對(duì)大分子酶的吸附能力，更適合被人們用來(lái)作為酶的催化載體。

研究表明埃洛石納米管可以在有機(jī)物選擇性的氧化過(guò)程中被用來(lái)當(dāng)作金屬?gòu)?fù)合物的催化劑載體。目前可知金屬卟啉類(lèi)可被固定在埃洛石納米管內(nèi)，在高壓和攪拌回流條件下陽(yáng)離子鐵卟啉和陰離子鐵卟啉的固定率都可以到達(dá)100％。但埃洛石納米管對(duì)中性鐵卟啉的固定幾乎不能完成。

3 埃洛石納米管在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

人們?cè)谥苽浼{米粒子或納米線的時(shí)候，可以把埃洛石納米管當(dāng)作納米反應(yīng)器；也可以把埃洛石納米管作為原料來(lái)進(jìn)行水熱合成制備立方型分子篩，可以吸附廢水中的銨離子。

埃洛石納米管也被應(yīng)用在存儲(chǔ)電能方面。對(duì)碳、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物的對(duì)比中，人們發(fā)現(xiàn)聚吡咯是一種具有良好熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的導(dǎo)電高分子，但由于其本身的單體脆性和較差的工藝性能，需要進(jìn)行導(dǎo)電高分子材料的復(fù)合。研究表明，可以將丙胺接到埃洛石納米管的表面，通過(guò)路易斯酸堿作用和聚吡咯結(jié)合得到一種復(fù)合超級(jí)電容器材料，其導(dǎo)電率對(duì)溫度的依賴性較小。

4 結(jié)語(yǔ)

作為新型的納米材料，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)勢(shì)明顯。但天然的埃洛石礦物本身純度不高，限制了埃洛石材料在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。并且對(duì)埃洛石納米管的許多研究還停留在初級(jí)階段，還有許多問(wèn)題亟待解決。

[1]杜 陽(yáng)，劉 穎，馮年平.埃洛石：緩釋藥物的新型載體[J].藥學(xué)進(jìn)展，2012（07）.

[2]常寶寶，張榮正，鄭國(guó)強(qiáng).埃洛石/聚合物復(fù)合材料界面改性及性能研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2011（05）.

[3]杜雪巖，王想紅，張龍.磁性納米粒子對(duì)聚乙二醇/埃洛石復(fù)合材料相變性能的影響[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（06）.

[4]楊昆，劉洪麗，李洪彥，李軍偉.埃洛石表面改性增強(qiáng)納米聚氨酯復(fù)合材料[J].天津城建大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（05）.

TB383.1

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1004-7344（2016）36-0227-01

2016-11-5