高岭石/二甲基亚砜插层复合物结构模拟

以张家口宣化高岭土为原料,制备高岭石/二甲基亚砜( dimethylsulfoxide, DMSO)插层复合物。利用X射线衍射( X-ray diffraction, XRD ),傅里叶红外光谱( Fourier transform infrared spectracopy, FT-IR ),热重-差热分析( Thermogravimetric-differential thermal analysis, TG-DTA)对制备的复合物进行表征。其中,XRD和FT-IR显示二甲基亚砜分子已进入高岭石层间,使其层间距由0.718 nm增加至1.130 nm。 TG-DTA结果表明插层复合物热相变经历以下三个阶段：二甲基亚砜分子脱嵌(约199℃),脱羟基(约522℃),高岭石重结晶(997℃)。此外,依据表征结果推测二甲基亚砜分子在高岭石层间存在形式,构建了复合物体系的结构模型,并对高岭石/二甲基亚砜插层作用机理进行了讨论。     

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.     

硬脂酸/插层高岭石复合相变材料的制备和热性能研究

高岭石(K)是一种常见的黏土矿物,具有低成本、阻燃、多层结构等固有优点。本文采用真空浸渍法将硬脂酸(SA)吸附到插层高岭石(IKL)和二甲基亚砜(DMSO)复合物的孔隙中来制备用于储热的复合相变材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)表征了复合材料的热性能、结构和主要组分。由于插层复合物形成后高岭石层间距增大,对SA的吸附率达到32.3%,熔化和凝固潜热值分别为43.36 J/g和43.16 J/g,熔化和凝固温度分别为51.9 ℃和51.7 ℃。此外,该复合相变材料具有较好的热稳定性。由于SA/IKL复合相变材料具有高吸附量、高潜热、良好的热稳定和低成本等优点,因此,其在实际的应用中具有潜在的价值。     

煤系高岭石插层合成X型沸石分子筛及其结构中钾的占位

归属于八面沸石结构(FAU)的X型沸石分子筛是一种重要的催化剂,在石油化工及吸附剂领域具有广泛应用前景,目前利用传统工艺生产的沸石分子筛价格昂贵.我国煤系高岭石资源丰富、品质优良,经过醋酸钾插层处理后,是合成X型分子筛的理想原料.本文应用X射线衍射、红外光谱、热重等多种表征技术,对高温焙烧后的高岭石/醋酸钾插层复合物进行了表征.结果表明,焙烧高岭石/醋酸钾插层复合物合成X型沸石的最佳温度为800℃,最佳浓度为30;.并进一步探讨了高岭石/醋酸钾插层复合物合成X型沸石分子筛的机理、结构以及钾离子在沸石分子筛骨架外的分布位置.     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其光学性能

高岭石表面与层间具有较高的活性和良好的规范性,因而适合对其进行化学修饰,在催化剂负载方面值得深入研究.本文以甲氧基嫁接的高岭石为前躯体,采用置换插层法制备出高岭石/三聚氰胺插层复合物,进一步在550 ℃煅烧获得g-C3N4/高岭石复合光催化剂.利用X射线衍射、傅里叶红外和热重-差热分析等手段对复合光催化材料进行表征,并对其光催化性能进行研究.结果表明,当高岭石与光催化剂前驱体三聚氰胺质量比为1∶1和1∶2时,较难缩聚得到g-C3N4;然而,当高岭石与三聚氰胺质量比为1∶3、1∶4、1∶5时,可获得不同g-C3N4占比的复合材料,其整体分散状况因高岭石的加入而有效改善,这表明高岭石的加入能有效避免g-C3N4的团聚.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的光学性能,在探索经济、高效、绿色矿物基复合光催化剂方面研究具有重要意义.     

TiO2/蛭石纳米复合物的制备及产物结构变化研究

以TiOSO4为钛源,采用阳离子交换、原位水解、原位脱羟技术制备了TiO2/蛭石纳米复合物.采用XRD、FTIR、FSEM等对TiO2/蛭石纳米复合物制备过程产物包括聚合羟基钛离子-蛭石、水合氧化钛/蛭石复合物以及TiO2/蛭石纳米复合物的结构、微观形貌等进行了表征和研究.结果表明:在pH值较低时,TiOSO4溶液中的聚合羟基钛离子通过阳离子交换作用进入蛭石层间域中,随着pH值逐渐升高,进入层间域中的聚合羟基钛离子水解聚合形成水合氧化钛,蛭石的层间域被撑大,有序性结构被破坏;经900℃热处理后水合氧化钛脱水形成TiO2/蛭石纳米复合物;样品中TiO2含量随结束pH值的升高而增加,并均匀地插入蛭石的层间域中或分布在蛭石片层的表面;与纯TiO2纳米粉体相比较,TiO2/蛭石纳米复合物结构中TiO2在900℃焙烧后仍未出现金红石相,表明蛭石结构层对TiO2的晶相转变具有明显的阻滞作用.     

配体辅助机械化学法制备CsPbBr3-Cs4PbBr6复合NCs及其发光强度和稳定性研究

在室温下使用机械化学法,通过引入微量甲醇与油胺作为配体辅助合成,成功制备了CsPbBr₃-Cs₄PbBr₆ 钙钛矿复合纳米晶(NCs)。对该纳米晶进行粉末X射线衍射(XRD)、元素含量分析(EDS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)光谱及透射电子显微镜(TEM)等测试。与未添加甲醇的样品相比,添加0.85 mL甲醇的样品发光强度提高了58%,量子产率(PLQY)从11%提高到55%,并且复合NCs中Cs₄PbBr₆的存在使得样品的室温稳定性得到改善。本实验证实了机械化学法制备过程中甲醇的引入可以调整复合物纳米晶的成分,从而显著提高产物的发光强度和稳定性,为室温合成发光纳米晶提供了新思路。     

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.     

MgH2脱氢动力学的表面缺陷效应研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了完整、含Mg原子空位及Pd原子掺杂三种MgH2(110)表面的氢脱附行为及其动力学,并从电子结构角度给出了表面空位/掺杂两类缺陷对其脱氢动力学的影响机制.结果显示:MgH2(110)表面六重配位的Mg原子位置是形成Mg空位或Pd掺杂的优先位置;相对于完整表面而言,Mg空位或Pd掺杂均极大地降低了MgH2(110)表面的氢脱附能垒,在一定程度上解释了MgH2纳米结构调制与催化掺杂可明显改善体系脱氢动力学的实验现象;电子结构分析发现,表面空位/掺杂缺陷的存在致使MgH2表面在费米能级附近能隙变窄、低能级区成键电子数减少,进而导致近表面的原子层稳定性降低,从而使得表面Mg-H间相互作用减弱.     

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。