超聲法制備高嶺土-水合肼插層復(fù)合物

胡小龍（內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

超聲法制備高嶺土-水合肼插層復(fù)合物

胡小龍（內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

高嶺土是一種無(wú)機(jī)層狀材料，由于其層間有比較強(qiáng)的氫鍵相連，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。近年來(lái)，高嶺土插層研究逐漸受到人們的重視。它的有機(jī)復(fù)合物在吸附、反應(yīng)活性等方面都表現(xiàn)出優(yōu)良性質(zhì)。將有機(jī)物插入高嶺石層間，使其層間距增大,層間表面能降低,層間由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?可以經(jīng)過(guò)多步層間置換反應(yīng)得到性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料。本文采用超聲法將水合肼插入到高嶺土層間，通過(guò)XRD表征表明該方法可以很大程度上提高插層率。

高嶺土;水合肼;超聲;XRD

高嶺土的主要成份是高嶺石,其結(jié)構(gòu)由兩層組成,一層為Si-O四面體另一層為Al-（O,OH）八面體。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在層與層之間易形成氫鍵,故其陽(yáng)離子交換容量小,水分不易進(jìn)入晶間,故其水化性能差,造漿性能不好[1,2]。

圖1：高嶺土晶體結(jié)構(gòu)

將有機(jī)分子插入高嶺土對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性始于1961年[3]。隨著研究的進(jìn)行，人們發(fā)現(xiàn)尿素、氨基甲醛等有機(jī)分子可以進(jìn)入高嶺土層間，使其層間距增大。之后，人們對(duì)插層復(fù)合物的反應(yīng)機(jī)理,結(jié)構(gòu)特征及特殊性能研究均有了較大的發(fā)展,為今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)建立了理論基礎(chǔ)。高嶺土的插層方法主要有直接插層、取代、聚合、接枝等。去主要插層原理是層間氫鍵的斷裂以及和有機(jī)分子形成氫鍵[4]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 高嶺土-水合肼插層復(fù)合物的制備

試樣1：稱(chēng)取高嶺土5g,加入80%水合肼溶液30ml,室溫下攪拌1h,離心分離去除多余溶液,在60℃條件下干燥取出,即得到未超聲處理的高嶺土-水合脫插層復(fù)合物。

試樣2：稱(chēng)取高嶺土5g,加入80%水合肼溶液30ml,超聲處理10min，室溫下攪拌1h,離心分離去除多余溶液,在60℃條件下干燥取出,即得到超聲處理的高嶺土-水合脫插層復(fù)合物。

試樣3、4：稱(chēng)取高嶺土5g,加入80%水合肼溶液30ml,超聲處理1h（2h），室溫下攪拌6h,離心分離去除多余溶液,在60℃條件下干燥取出,即得到超聲處理的高嶺土-水合脫插層復(fù)合物2份。

1.2 XRD表征晶體結(jié)構(gòu)

測(cè)試條件為：2θ在3-15o之間掃描,掃描速率為2o∕min。分別將樣品1、2、3、4進(jìn)行XRD測(cè)試

2 結(jié)果與討論

圖2為高嶺土-水合肼插層復(fù)合物未超聲處理和超聲處理XRD圖。圖中2θ=12.3o出現(xiàn)的峰是高嶺土原土的特征峰,2θ= 10.7o出現(xiàn)的峰是高嶺土-水合肼插層復(fù)合物的特征峰。由圖可知，在其他條件相同的情況下，經(jīng)過(guò)超聲處理，高嶺土-水合肼插層復(fù)合物的含量大大增加。

圖2.試樣X(jué)RD圖：a.未超聲處理試樣 b.超聲處理10min試樣

圖3.試樣X(jué)RD圖：a.原土 b.超聲處理1h試樣 c.超聲處理2h試樣

圖3為高嶺土原土、超聲處理1h、2h高嶺土-水合肼插層復(fù)合物XRD圖。由圖可知，將水合肼插入高嶺土后，高嶺土的層間距由0.72nm變?yōu)?.04nm。另外，隨著超聲時(shí)間的增長(zhǎng)，插層率也在逐漸增加。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)運(yùn)用XRD對(duì)高嶺土-水合肼插層復(fù)合物分析可知，超聲法可以提高水合肼對(duì)高嶺土的插層率。同時(shí)，隨著超聲時(shí)間的增加，插層率也在增加。

[1]王林江,吳大清.高嶺土有機(jī)插層的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2001,15(6):41-43.

[2]趙順平,夏華,張生輝.高嶺石-有機(jī)插層復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2003,21(2):621-623.

[3]韓世瑞,劉雪寧,胡南,楊治中.超聲化學(xué)法制備高嶺土二甲亞礬插層復(fù)合物的研究[J].廣州化學(xué),2003,28(3):11-14.

[4]殷海榮,武麗華,陳福等.納米高嶺土的研究與應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào),2006,20(6):196-199.

胡小龍（1983-），漢族，單位：內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金與材料工程系，研究方向：冶金、材料。