高岭石/APTES插层复合物的表征及其脱嵌反应动力学

以高岭石/甲醇(K/M)复合物为前驱体,利用置换法制备出了高岭石/γ-氨丙基三乙氧基硅烷插层复合物(K/APTES),并应用 XRD、FTIR、TEM、TG-DSC分析等表征手段对复合物进行了分析.结果表明:APTES分子的氨基与前驱体K/M的四面体硅氧烷基、嫁接在铝氧八面体表面上的甲氧基均发生键合作用形成氢键,APTES分子为两层倾斜排列于高岭石层间,倾角大小与温度有关.插层剂APTES破坏了高岭石层间的氢键,加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间存在的错位,使得K/APTES插层复合物的部分片层卷曲变形.还针对复合物的插层剂APTES的脱嵌反应,采用Satava积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法相结合的动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能E=197.8 kJ·mol^-1,指前因子的对数lg(A/s^-1)=14.60,最概然机理函数为:f(α)=[-ln(1-α)]^-1,G(α)=α+(1-α)ln(1-α).     

高岭石/苯甲酰胺插层复合物的热分解行为及脱嵌反应动力学

以高岭石/二甲基亚砜为前驱体,利用置换法制备了高岭石/苯甲酰胺插层复合物。XRD和FTIR分析表明苯甲酰胺进入高岭石层间并与其形成新的氢键。采用TG、DSC研究了插层复合物的热分解行为。结果表明复合物在加热过程中发生两步分解,第一步是插层复合物的分解,即插层剂分子于231℃发生脱嵌,第二步为高岭石脱羟基的过程。针对第一阶段的脱嵌反应,采用等转化率法改进后的迭代法、Malek法以及Dollimore法等动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能Ea=75.4kJ.mol-1,指前因子A的范围为4.9×1010~8.8×1010s-1,动力学方程为:G(α)=[1-(1-α)1-n]/(1-n),f(α)=(1-α)n。     

高岭石/聚丙烯酰胺插层复合物的制备与表征

The kaolinite-polyacrylamide intercalation compound was prepared first by the displacement reaction of the kaolinite-formamide intercalation precursor with 30% acrylamide ethanol solution, and then the polymerization under 140℃ for 15h with the catalysis of dibenzoyl peroxide. The XRD analyses showed that the basal spacings of kaolinite-acrylamide intercalation compound and kaolinite-polyacrylamide compound were 1.135nm and 1.144nm respectively. The kaolinite-polyacrylamide compound was able to resist to 30-min washing with water, but the kaolinite-acrylamide compound was unstable during washing. FT-IR proved that the hydrogen bonds were formed between kaolinite Si-O group and polyacrylamide NH group and between kaolinite inner surface hydroxyl and polyacrylamide C=O group, and that parts of NH group keyed into the kaolinite ditrigonal hole. TG and DTG analysis proved that kaolinite-polyacrylamide was stable under 350℃. A net weight loss of 16.63% between 370℃～500℃ is due to the removal of intercalated polyacrylamide from the interlamellar space of kaolinite. These results clearly indicate that acrylamide has been intercalated into the layers of kaolinite and was polymerized in-situ.Based on the TG data, the formula of the kaolinite-polyacrylamide intercalation compound, Al₂Si₂O₅(OH)₄?CH₂CHCONH₂?_0.736, can be calculated.     

高岭石插层效率评价

用基于X射线衍射分析(XRD)的插层率、基于热重分析(TGA)的热失重率和基于红外光谱分析(FTIR)的3 600 cm^-1谱带与3 700 cm^-1谱带强度比值对高岭石/二甲基亚砜(DMSO)插层复合物和高岭石/N-甲基甲酰胺(NMF)插层复合物的插层效率进行了综合评价。结果表明,当插层反应进行到1、6和25 d,高岭石/DMSO的插层率分别为5%、52%和89%;而高岭石/NMF的插层率则分别为93%、94%和95%。与此同时,高岭石/DMSO的热失重率分别为1.06%、8.06%和17.46%;而高岭石/NMF的失重率分别为6%、6.5%和14.2%。在红外光谱图中,高岭石/DMSO复合物的3 600与3 700 cm^-1带强度比分别为1.03,1.141和1.628,而高岭石/NMF复合物分别为1.403,1.433和1.612。3种评价方法显示很好的一致性,相对而言,在插层作用的初期,XRD方法比较灵敏,而在插层作用的后期,TGA和FTIR方法则显得更为灵敏和有效。     

直接置换插层法0.85 nm水合高岭石的制备

以高岭石/尿素插层复合物作为中间相,利用简单的直接置换插层法制备了d001=0.85 nm的水合高岭石。利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜表征处理前后高岭石结构与形貌的变化。结果表明:尿素插层后的高岭石层间距从d001=0.72 nm增大到d001=1.08 nm,经不同温度酸洗或水洗后,插层复合物转变成层间有水分子的水合高岭石(d001=0.85 nm),且高岭石晶粒厚度明显从约25 nm减小到约10 nm。在高温条件下形成的水合高岭石含量最高,90℃水洗时d001=0.85 nm水合高岭石的转化率接近70%,这种水合高岭石具有进一步的置换插层能力,是一种制备其他高岭石插层复合物很好的前驱体。与乙二醇形成d001=1.10nm乙二醇/高岭石插层复合物,其置换率达到100%。     

高岭石-硬脂酸插层复合物的制备及结构模型的提出

以张家口高岭土为原料,通过直接插层与取代相结合的方法制备高岭石-硬脂酸插层复合物.利用 X射线粉末衍射、红外光谱、热重及透射电子显微镜对制备产物进行表征.结果表明:硬脂酸插入到高岭石层间,高岭石层间距d₀₀₁值由0.72 nm增加到4.05~4.37 nm,插层率达到86.9%;反应时间和溶液pH值会对高岭石-硬脂酸插层复合物的层间距及插层率产生影响;甲氧基嫁接在高岭石表面,与硬脂酸分子同时存在于高岭石层间.高岭石经甲醇改性后脱羟基温度明显降低,高岭石羟基活性提高;高岭石-硬脂酸插层复合物的稳定温度在160 ℃以下.经过硬脂酸插层改性后的高岭石片层,从边缘开始出现卷曲现象,并且部分长条状片层形成类似埃洛石相的纳米卷;对硬脂酸插层高岭石的作用机理进行分析,结合结构计算,提出高岭石-硬脂酸插层复合物的结构模型,该模型可以解释高岭石-硬脂酸插层复合物在不同条件制备产物层间距变化的原因.     

高岭石-硬脂酸插层复合物的制备及结构模型的提出

以张家口高岭土为原料,通过直接插层与取代相结合的方法制备高岭石-硬脂酸插层复合物。利用X射线粉末衍射、红外光谱、热重及透射电子显微镜对制备产物进行表征。结果表明:硬脂酸插入到高岭石层间,高岭石层间距d001值由0.72 nm增加到4.05~4.37 nm,插层率达到86.9%;反应时间和溶液p H值会对高岭石-硬脂酸插层复合物的层间距及插层率产生影响;甲氧基嫁接在高岭石表面,与硬脂酸分子同时存在于高岭石层间。高岭石经甲醇改性后脱羟基温度明显降低,高岭石羟基活性提高;高岭石-硬脂酸插层复合物的稳定温度在160℃以下。经过硬脂酸插层改性后的高岭石片层,从边缘开始出现卷曲现象,并且部分长条状片层形成类似埃洛石相的纳米卷;对硬脂酸插层高岭石的作用机理进行分析,结合结构计算,提出高岭石-硬脂酸插层复合物的结构模型,该模型可以解释高岭石-硬脂酸插层复合物在不同条件制备产物层间距变化的原因。     

盐酸法测定γ-氨丙基三乙氧基硅烷及其修饰的纳米二氧化硅表面氨基

建立了用盐酸乙醇标准溶液非水滴定γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)偶联剂及其修饰的二氧化硅纳米颗粒表面氨基的方法,探讨了滴定溶剂、指示剂对滴定结果的影响,并用电位滴定法对指示剂的终点进行了确定。实验表明:以乙醇作溶剂、百里酚兰作指示剂时,其准确度较高、精密度较好,对APS偶联剂工业样品(A)的回收率为99.40%~100.8%,RSD为0.1%;对APS修饰的二氧化硅纳米颗粒(B),其回收率为99.45%~102.2%,RSD为0.66%。该方法简便、快速,可作为APS含量及其二氧化硅纳米颗粒表面修饰的氨基含量测定的基本方法和企业生产控制与质量检测的方法,具有良好的应用前景。     

水合肼在高岭石层间插层行为的量子化学研究

水合肼以其碱性及吸附性受到越来越多的关注,同时它在粘土中的污染问题也越来越受到重视.本工作构建了高岭石团簇模型为Al6Si6O42H42并在B3LYP/6-31G(d,p),MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)和MP2/6-31++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下对一水合肼以及二水合肼在高岭石层间的插层性质(如:优化构型、结构参数、结合能、电荷分布、振动光谱、静电势等)进行探究.计算表明,当一水合肼进入层间后,水分子和肼分子之间的相互作用发生了改变.即水与肼分子分别以氢键的形式插层于高岭石层间,且肼与高岭石之间的相互作用要强于肼与水之间的相互作用,同时插层位点多位于高岭石四面体层和八面体层的重叠区域内,这些都是水合肼易进入高岭石层间而难以脱去的重要因素.当二水合肼进入层间后,随着层间距的不断扩大,肼分子与高岭石铝氧层之间的相互作用仍强于肼分子与水分子间的作用.但当层间距超过1.05 nm时,水分子与肼分子之间的作用则强于肼分子与高岭石的作用,这也印证了若要将肼脱附,需将层间距增大以减弱肼分子与高岭石的作用,再用溶剂将其脱附的可行性.     

苯基-硅胶色谱介质的合成及其在紫杉醇提纯中的应用

 以硅胶为基质 ,γ 氨丙基三乙氧基硅烷 (APTS)为连接臂 ,用 4种方法合成了苯基反相液相色谱介质。探讨了APTS 硅胶的合成条件 ,比较了这 4种介质用于紫杉醇纯化的分离效果 ,其中气相法合成的介质可使紫杉醇的纯度达到 77 4% ,回收率在 90 %以上。     

高岭土/二甲亚砜插层复合物脱嵌反应热动力学

采用TG和XRD研究了高岭土/二甲亚砜插层复合物的脱嵌反应过程, 提出了一种新的动力学计算方法. 首先用迭代的等转化率法求得反应的活化能Ea, 然后用Malek法拟合得到最可能的机理函数G(α)和f(α), 最后用多升温速率-等温法求得了指前因子A. 研究结果表明, 高岭土/二甲亚砜的插层物脱嵌反应的活化能Ea=86.65 kJ/mol, 指前因子A位于1.6050×108~3.6151×108 s-1之间. 其反应机理为n级的化学反应, 机理函数是G(α)=[1-(1-α)1-n]/(1-n), f(α)=(1-α)n. n值和升温速率有一定的关系, 当升温速率较大(30 ℃/min)或较小(5 ℃/min)时, n=1.5, 当升温速率为7~25 ℃/min时, n=1.6.     

水分子在高岭石中插层行为的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-31G(d)理论水平上,构建高岭石的层间团簇模型Si6Al6O42H42(层间距为0.844 0和1.000 0nm),并对高岭石层间及其与n(n=1～3)个水分子相互作用的团簇的各种性质进行研究,如优化的几何构型、电子密度、氢键、能量、NBO电荷分布、振动频率等.结果表明,随着水分子个数n(n=1～3)的增加,体系的能量逐渐降低.水分子通过多种类型的氢键插层于高岭石层间,其中水分子间的氢键强度最强,其次是水分子与铝氧层之间形成的氢键,再次是水分子与硅氧层之间的氢键;层间距随着插层分子的增多而增大,但高岭石层间的活性位点依然存在,且位置较插层前没有明显变化.     

高岭石/甲酰胺插层的Raman和DRIFT光谱

用Raman和漫反射红外光谱研究高岭石/甲酰胺插层反应机理及插层作用对高岭石微结构的影响.     

环氧/硅藻土减轻材料的制备及其性能

以环氧树脂为基体、硅藻土为填料、γ-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂、酚醛胺为固化剂,制备了可用于低密度水泥浆的活性减轻材料HXJ-30,采用FTIR,SEM和TG对HXJ-30的分子结构、微观形貌、热稳定性进行了表征。结果表明HXJ-30具有良好的热稳定性、亲水性及抗剪切性。     

PEG在微波诱导下对高岭石插层及剥片的研究

利用微波能量，快速制备了高岭石/DMSO插层复合物，并以其为前驱体，在熔融状态，微波诱导聚乙二醇(PEG)置换出高岭石层间的DMSO，微波继续协同PEG作用，可以实现其对高岭石的剥片。同时提出了微波作用机理和微波条件下插层物对高岭石的剥片机理。采用X-射线衍射、FTIR光谱、TG-DTA、TEM等技术对插层复合物进行了表征。     

水溶性ZnO/氨丙基-硅氧烷量子点的合成与荧光特性

利用溶胶-凝胶法在非水体系中合成出ZnO量子点,并用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行包覆,制得水溶性ZnO/氨丙基-硅氧烷量子点(ZnO-ASQDs)。通过实验确定最佳包覆条件:t=60℃,T=30min,nSi:nZn=1:1,VPEG/Vtotal=1/9。合成的ZnO量子点分别在348与512nm处有2个荧光发射峰,且激发区域较宽(220~360nm)。经过APTES包覆,ZnO量子点荧光发射强度明显增强,同时具有良好的水溶性与荧光稳定性,稳定时间可达60d之久。由Brus公式计算表明,包覆层对ZnO量子点不但改性还起到保护作用,抑制其团聚。经XRD与TEM证实,ZnO-ASQDs具有核壳结构,ZnO核平均粒径为6nm,整体粒径约为20nm。此外,通过调整ZnO核的粒径可制备出不同荧光颜色的ZnO-ASQDs。     

γ-脲丙基三乙氧基硅烷的制备及表征

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷与尿素进行亲核取代反应,合成了γ-脲基丙基三乙氧基硅烷;通过对工艺条件的优化制备得到了纯度高达99%以上的产品并采用红外光谱及核磁进行了表征。     

高岭石纳米卷的制备与表征

本文以层状茂名高岭石为原材料,利用二甲亚砜、甲醇、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)插层处理成功制备了高岭石纳米卷。利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、N2吸附-脱附、29Si CP/MAS NMR表征插层前后高岭石结构与形貌的变化。分析表明,高岭石片层的卷曲和剥离同时进行,随着CTAC甲醇溶液浓度的增加以及反应时间的延长,高岭石纳米卷的外径增加,而内径基本保持不变。高岭石纳米卷形成机理与CTAC分子的插层减弱了高岭石层与层之间作用以及表面活性剂的模板效应有关。     

氨基功能化SBA-15介孔分子筛的制备与表征

以3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂,采用后合成法对介孔分子筛(SBA-15)的表面进行改性,制得氨基功能化的介孔NH<,2>-SBA-15材料(简称NH<,2>-SBA-15),其结构和性能经FT-IR,元素分析,XRD,SEM及低温N<,2>吸附-脱附表征.结果表明,氨基成功地嫁接到SBA-15表面,含量高达3.47 ...     

蒙脱土/阳离子偶氮染料插层纳米复合物离子交换吸附

从有机阳离子与蒙脱土离子交换吸附原理出发,推导出吸附等温式和表面二维状态方程理论关系,给出了热失重确定吸附量的数据处理方法．选择具有光致变色功能、整个分子共轭的有机阳离子GTL作为插层剂,成功制备了一系列插层纳米复合物．GTL阳离子交换吸附实验数据符合推导出的吸附等温式,插层复合物界面压强π随其含水量增大而线性减小,在较低π下,层间GTL以平行于蒙脱土片层表面的单分子层形态排列;随着π增大,层间GTL以倾斜于蒙脱土片层表面的头尾交指型团聚体形态排列;在更大的π下,层间GTL倾向垂直于蒙脱土片层表面成双分子层排列,其尾端重叠自组装形成超分子共轭纳米结构,层间GTL热稳定性大幅度提高。