黏土矿物-十六烷基三甲基氯化铵作用机理及其结构

黏土矿物有机插层复合物作为重要的功能材料现已被广泛应用于吸附、化工和环保等众多领域.采用插层法将十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)插入到黏土矿物高岭石、钠基蒙脱石和蛭石层间,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)及扫描电镜(SEM)等表征方法对插层复合物的作用机理及结构进行研究.结果表明:高岭石在经过多次"替代"插层后,层间氢键被破坏,层间作用力减弱,CTAC分子进入其层间,这引起高岭石片层由于层间的束缚力释放形成卷曲形貌.蒙脱石与蛭石以离子交换的形式与CTAC分子发生反应,该过程尚未对它们的形貌产生明显影响.此外,进一步建立了黏土矿物-CTAC插层复合物的结构模型,提出CTAC分子在高岭石和蒙脱石层间分别以35°和32°的夹角双层斜立,在蛭石层间以44°的夹角单层斜立.     

TiO2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征

将氧化钛前驱体钛酸丁酯引入到不同用量十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)柱撑蒙脱石的层间域中,经原位水解、脱羟、成核结晶作用制备TiO2/蒙脱石纳米复合结构材料。采用X射线衍射(XRD)分析手段对比研究了CTA+/蒙脱石、(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石和TiO2/蒙脱石复合结构,揭示了不同阶段样品层间物在蒙脱石层间域中的组装方式。在季铵盐用量不同情况下,CTA+/蒙脱石复合物和(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石复合物中季铵盐阳离子的排布方式均出现单层平卧、单层倾斜和双层倾斜排布,但单层倾斜和双层倾斜排布的倾斜角度不同,在(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石层间域中季铵盐阳离子仍起到骨架作用;TiO2/蒙脱石复合材料中锐钛矿相含量随季铵盐用量的增加而增大,但锐钛矿晶粒的尺寸逐渐减小,蒙脱石层间域对锐钛矿相晶粒的长大和转化为金红石相都具有显著的阻滞作用。     

醋酸根型层状双氢氧化物与蒙脱石的插层组装作用研究

在水热法合成硝酸根型层状双氢氧化物(NO3-LDH)的基础上,用离子交换法制备醋酸根离子插层层状双氢氧化物(Aco-LDH).在超声作用下,利用水分子对Aco-LDH层间域内氢键网络的破坏作用实现了Aco-LDH的剥离.利用蒙脱石在水中的溶胀特性实现了其片层的分散剥离.将剥离后的LDH片层与剥离蒙脱石(MMT)进行插层组装获得了LDH/MMT层状复合材料.用XRD、FFIR、TEM、AFM、N2吸附-脱附等手段对样品进行了表征.结果表明,当Aco-LDH浓度为1 mg/mL时,在水中超声处理获得厚度为5～20 nm的LDH片层.蒙脱石分散后其层间距扩大,结晶程度降低.插层组装作用获得的LDH/M MT层状复合材料的主体为蒙脱石,LDH与MMT之间形成片-片组装结构,复合物的层间距为1.50 nm,接近单元LDH片层与单元MMT片层的堆叠结构厚度,比表面积达105.89 m2/g.     

基于蒙脱石和层状双氢氧化物纳米剥离的层层自组装异构薄膜制备

以乙酸乙酯为剥离介质,采用超声法剥离有机蒙脱石(CTA-MMT)和层状双氢氧化物(MgAl-SDS-LDH),以聚乙烯醇(PVA)为交联剂,采用层层自组装(LBL)的方法制备了蒙脱石-层状双氢氧化物异构薄膜(PVA/MMT/PVA/LDH)n.采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光分光光度计对样品进行了表征.结果表明,超声剥离处理后的CTA-MMT和MgAl-SDS-LDH片层厚度分别达到17 nm和12 nm.(PVA/MMT/PVA/LDH)n异构薄膜层间距为1.81 nm,一个组装循环得到以MMT和LDH纳米片层构成薄膜单循环片层,厚度约为170 nm.薄膜对264 nm左右的光呈现强烈的吸收带,并且吸收强度与薄膜厚度之间呈线性关系,表明薄膜单元层具有良好均一性.     

钛柱撑蒙脱石去除亚甲基蓝的性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钙基蒙脱石(Ca-MMT)作基质材料、钛酸四丁酯为钛源,制备了钛柱撑蒙脱石(Ti-MMT).采用XRD、FTIR、SEM、TEM和UV-vis等手段表征了Ti-MMT样品的结构、形貌和化学组成;将所制Ti-MMT用于吸附和协同光催化去除水体中有机污染物亚甲基蓝(MB);考察了Ti-MMT对MB的脱除性能.结果表明:聚合羟基阳离子Ti4+成功柱撑进入蒙脱石(MMT)层间,层间的 TiO2主要以锐钛矿晶相存在,柱撑过程改变了 MMT的形貌,使Ca-MMT的光吸收带边发生一定的红移,拓宽了Ca-MMT的光响应范围,提高了Ca-MMT的响应波长;在去除MB的实验中,Ti-MMT表现出对MB较佳的去除效果,动力学研究表明去除过程受到时间、初始质量浓度及pH的直接影响,去除率随时间、初始质量浓度和pH的增加而增加;暗吸附30 min,光照180 min,对于50 mg/L的MB溶液投加5g/L的Ti-MMT,MB去除率可达95.42;.     

蒙脱石的晶体化学式计算与分类

对四川和新疆5个矿山的膨润土进行了矿物组成和化学成分的测定,结合XRD、XRF分析确定了属性.采用11(O)为基础的计算方法对提纯后蒙脱石进行了晶体化学式计算;并根据层电荷的来源,对蒙脱石样品进行了属型划分.分析表明四川膨润土矿床样品属钙基膨润土,三台蒙脱石为切托-Otay型,盐亭蒙脱石为切托-Chambers型;新疆膨润土矿床样品属钠基膨润土,奇台蒙脱石为切托-Tatatilla型,吉木萨尔蒙脱石为怀俄明型.     

正交法优化ZnO/MMT抗菌材料制备条件及抑菌活性研究

以氯化锌、氢氧化钠为原料,蒙脱石(Montmorillonite,MMT)为载体,最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)为测试指标,采用正交试验考察物料配比、反应温度、反应时间等因素对该抗菌材料抑菌活性的影响,确定ZnO/MMT抗菌材料的最佳制备条件,并通过XRD、SEM和BET对其结构进行了表征.结果表明,影响该抗菌材料性能的因素依次为反应温度>物料配比>反应时间,制备ZnO/MMT抗菌材料的最佳条件为氯化锌:氢氧化钠=1:8,反应温度为70℃,反应时间为18 h.ZnO/MMT抗菌材料对沙门氏菌(Salmonella)、大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)具有广谱抗菌性.     

茴拉西坦/介孔二氧化硅的制备及释药性能

为了提高难溶性药物的溶出速率,采用水热合成法制备了MCM-41和SBA-15两种介孔二氧化硅载体材料,利用浸渍法将模型药茴拉西坦负载于两种载体上.利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、小角X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、红外光谱(IR)、差热-热重(DTA-TG)对载药前后载体材料的表面形貌、粒径、孔径、孔容、比表面积、晶胞参数、骨架结构等进行测试,结果表明MCM-41和SBA-15具有相同的二维六方孔道结构,孔径及孔容分别为3.49 nm和6.67 nm,载药后的载药量分别为17;和22;,药物以非晶态装载于介孔孔道中没有影响介孔二氧化硅的骨架结构,但使介孔孔容及比表面积都有所降低.通过在不同pH溶出介质中负载于载体上的茴拉西坦与原料药晶体的溶出比较发现,两种载体均能够显著提高茴拉西坦的溶出速率.结合材料表征、载药量及溶出度综合比较,SBA-15载体的载药及释药性能均优于MCM-41载体.     

磁改性HAP/CS/SiO2骨组织工程支架的制备及性能研究

本文以氢氧化钙(Ca(OH)2)、磷酸(H3PO4)和CS为原料,湿法合成了CS改性的纳米羟基磷灰石(Nano HAP)复合粉体.以上述粉体为原料,采用模具成型法,以硅胶为粘接剂,通过添加硬脂酸微球作造孔剂制成多孔骨组织工程支架;通过添加纳米四氧化三铁(Nano Fe3O4)对复合材料进行磁改性制得了磁性多孔支架.通过X射线衍射仪(XRD),红外光谱分析(FT-IR),透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对材料的成分和结构进行了表征.采用力学试验机、体外降解实验和细胞毒性实验对材料的力学性能和生物学性能进行了检测.结果表明:制备的Nano HAP在成分和结构上类似于自然骨羟基磷灰石;多孔骨组织工程支架具有良好的成骨性能,并且其三维孔洞结构满足骨组织工程支架的要求;磁改性多孔支架具有良好的磁性能.以上材料均无细胞毒性.因此,该材料有望被用于临床的骨修复治疗.     

蛭石的层电荷调控及机理研究

采用酸改性方法,对河北灵寿蛭石进行了层电荷调控实验,获得了层电荷不同的改性蛭石.分别通过X射线衍射、CEC测试、溶出离子ICP测试、红外光谱分析、差热分析、核磁共振谱分析等对改性蛭石进行了表征,探讨了蛭石层电荷调控的机理.结果表明,蛭石在酸化过程中四面体Si、Al均被溶出,而且Si相对于Al优先溶出,而四面体Al相对于八面体Al优先溶出,Si/Al的减小使蛭石的层电荷增加,但CEC呈先增大后减小的变化趋势.改性蛭石CEC的减小与其层电荷增大有关,层电荷增大使层间阳离子与结构层结合更牢固,因而不易被交换.