高岭石/甲醇复合物结构及其脱嵌动力学研究

目前对高岭石/二甲基亚砜(Kaol-DMSO)和高岭石/甲醇(Kaol-Me)复合物的研究大多局限于对其表面特征分析,鲜有对其脱嵌动力学特征研究的报道.本文在综合分析Kaol-DMSO和Kaol-Me复合物结构的基础上,重点针对其脱嵌动力学特征进行分析.结果表明:与二甲基亚砜(DMSO)分子依靠氢键结合在高岭石晶层间不同,甲醇(Me)分子是取代高岭石晶层八面体结构中Al-OH的-H形成甲氧基嫁接在晶层中.由于DMSO和Me在高岭石层间有着两种不同的存在状态,所以Kaol-Me复合物的活化能大于Kaol-DMSO插层复合物的活化能.活化能的大小反映了其结构的稳定性,据其活化能值推断Kaol-Me复合物的稳定性大于Kaol-DMSO插层复合物.     

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。     

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.     

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.     

钛酸铅纳米粉体新的凝胶燃烧法制备与表征

以偏钛酸、双氧水、氨水、乙酸铅为原料,柠檬酸、EDTA为络合剂和燃烧剂,采用凝胶燃烧法制备得到了PbTiO3(PT)纳米粉体.采用XRD、TG-DTA、TEM、FT-IR对产物进行了表征.研究表明:将制得的胶状物煅烧,PbTiO3约在409～537 ℃晶化形成,在700 ℃煅烧1 h后所得到的PT纳米粉体的粒径在50～80 nm.     

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.     

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.     

凝胶燃烧法制备纳米CoTiO3粉体及其表征

以乙二胺四乙酸(EDTA)、Co(NO3)2·6H2O、冰醋酸、钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶燃烧法制备得到了CoTiO3纳米粉体.先将反应物制成凝胶前驱体,然后在干燥条件下以10 ℃/min的速率升温,用TG-DAT进行表征,结果测得其热分解和晶化温度在450 ℃以上.将此前驱体在700 ℃下焙烧2 h,制备得到了CoTiO3纳米粉体.对此纳米粉体以X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶转换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)进行表征,结果表明所制备的纳米CoTiO3粉体由粒径为30～90 nm的多边形颗粒构成,平均粒径约为70 nm.     

TiO_2/氧化石墨烯纳米复合物的制备及结构变化

为了探讨TiO2/氧化石墨烯纳米复合物的制备技术及产物结构的变化规律,采用微波法将钛酸丁酯引入季铵盐/氧化石墨插层复合物的层间域内,钛酸丁酯经原位水解在氧化石墨层间生成Ti(OH)4,再经焙烧处理制备TiO2/氧化石墨烯纳米复合物。采用XRD、SEM、FTIR和XPS对原料和不同阶段生成的产物的结构及变化、微观形貌、氧化官能团特征和化学键特点进行表征。结果表明,钛酸丁酯在原位水解过程中将氧化石墨剥离为氧化石墨烯;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中锐钛矿型TiO2的形成温度比纯TiO2的提高了约100℃;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中的TiO2和纯TiO2的平均晶粒尺寸都随焙烧温度的升高而增大,但前者的平均晶粒尺寸均小于相同温度焙烧处理的纯TiO2的;在TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中氧化石墨烯与TiO2之间形成Ti-O-C键,并抑制了锐钛矿型TiO2的形成,而氧化石墨烯作为阻隔层则阻碍了锐钛矿晶粒的长大。     

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.     

微波固相反应前驱体热分解法制备纳米氧化铜粉体

将固体CuSO4·5H2O和Na2CO3混合均匀后溶于适量乙醇中,然后进行微波辐照,立即反应生成泥浆状固体,将该泥浆状固体洗涤后干燥即可得到粉状前驱体.然后在600 ℃加热1 h分解该前驱体,即可制得纳米氧化铜粉体.在加热速率为10 ℃/min的条件下,对该前驱体进行表征,发现其热分解和晶体化温度约为550 ℃.对制得的纳米氧化铜粉体进行XRD、SEM、TEM和IR分析,结果表明制得的产物为纳米氧化铜粉体,其粉体粒径在30～50 nm,平均粒径约为40 nm.     

萘羧酸膦酸铜配合物的合成与表征

本文以萘羧酸膦酸配体(5-pncH₃=(5-phosphono-1-naphthalenecarboxylic acid)和高氯酸铜为原料,在水热条件下自组装得到了一维配合物Cu_0.5(5-pncH₂)(H₂O)_1.5(1)。采用单晶衍射(X-Ray)、元素分析(EA)、红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(Powder X-Ray)、热重分析(TG-DTG)对配合物进行晶体结构和热稳定性表征。晶体结构分析表明:该配合物结晶于正交晶系,Pbcm空间群,a=0.667 88(2) nm,b=0.884 14(2) nm,c=4.174 03(9) nm。配合物1的晶体结构中相邻的金属Cu^II离子由配位水分子连接成一维锯齿状无机链。这些相邻的无机链通过萘羧酸膦酸配体上未配位的双重羧基氢键连接成层状结构。热稳定性研究表明,配合物呈现出逐级分解过程,在350 ℃以下能够保持配合物骨架结构的稳定性。     

Y_2O_3:Er~(3+)上转换纳米纤维的制备与性质研究

采用静电纺丝技术制备了PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维,将其在适当的温度下进行热处理,得到Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.XRD分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维为无定型,Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维属于体心立方晶系,空间群为Ia3.SEM分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维的平均直径约为130 nm;经过600 ℃焙烧后,获得了直径约60 nm Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.TG-DTA分析表明,当焙烧温度高于600 ℃时,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕,样品不再失重,总失重率为80;.FT-IR分析表明,PVA/[Y(NO_3)_3+Er(NO_3)_3]复合纳米纤维的红外光谱与纯PVA的红外光谱基本一致,600 ℃时,生成了Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维.该纤维在980 nm激光激发下发射出中心波长为522 nm、561 nm的绿色和658 nm的红色上转换荧光,对应于 Er~(3+)的~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4I_(l5/2)跃迁和~4F_(9/2)→~4I_(l5/2)跃迁.对Y_2O_3∶Er~(3+)上转换纳米纤维的形成机理进行了讨论,该技术可以推广用于制备其他稀土氧化物上转换纳米纤维.     

高岭石基介孔复合材料的二氧化碳吸附性能

碳排放量的快速增长所引起的全球气候变暖问题越来越受到各国的关注,因此研发制备可行高效的二氧化碳(CO₂)捕获材料具有极其重要的意义。本文以高岭石为原材料,采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法,制备出介孔氧化硅载体(KNH),再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂物理吸附等方法对样品进行表征,并进一步对样品进行CO₂吸附性能研究。结果表明,PEHA的浸渍修饰并未改变载体的结构,但显著提高了介孔复合材料对CO₂的吸附能力。吸附温度为25 ℃,KNH的CO₂吸附量为147.39 cm³/g,而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO₂吸附量达到389 cm³/g,远高于未经PEHA修饰的KNH的吸附量,同时提出了该固体吸附剂对CO₂的吸附机理,为高岭石在气体吸附领域的应用提供一个新思路。     

钙钛氧化物多孔纳米结构的溶剂热制备及热稳定性研究

采用钛酸四正丁酯和无水氯化钙用溶剂热法制备钙钛氧化物多孔纳米结构,考察水热温度对钙钛氧化物多孔结构粉体的影响,通过压片烧成,考察不同烧成温度对钙钛氧化物多孔纳米结构热稳定性的影响。利用X射线衍射( XRD),扫描电子显微镜( SEM),透射电镜( TEM)和差热-热重分析( TG-DTA)等测试对样品的晶相、显微结构和热变化进行分析,通过测试烧成后样品的吸水率和显气孔率等探究对其多孔性能的影响。结果表明：水热温度180℃制备的CaTi2O4(OH)2样品呈现疏松多孔结构。压制成型后在600~1100℃煅烧下,CaTi2O4(OH)2样品材料呈现多孔性,其显气孔率为44.28;。     

煅烧和除碳温度对氮化硼晶须的影响

以三聚氰胺和硼酸为原料通过水浴加热合成晶须前驱体,然后经高温烧结成功制备出BN晶须.扫描电镜显示制备的BN晶须为针状结构,其直径和长径比分别为2～3 μm和40～100.通过X射线衍射分析,制备的BN晶须为六方晶相,晶格参数为a=0.2524 nm和c=0.6592 nm.红外光谱图谱表明在1383 cm-1和 812 cm-1处存在两个明显的B-N特征吸收带.晶须的烧成制度以及除碳温度对晶须形貌和性能的影响研究结果表明,当烧成温度为1700 ℃、除碳温度为600 ℃时可制备出形貌良好和结晶度高的氮化硼晶须.     

Solid State Intercalation of 4,4′-Bipyridine into the Interlayer Space of Montmorillonites

Abstract

Intercalation of 4,4′-bipyridine into the interlayer spaces of cobalt(II), nickel(II) and copper(II)-montmorillonites by solid-solid reactions was investigated. The successful intercalation of 4,4′-bipyridine and the complex formation in the interlayer spaces of montmorillonites was confirmed by powder XRD (the change in the basal spacings) as well as IR and the thermal analysis of the products.     

Spectroscopic, thermal and structural studies on manganous malate crystals

Prismatic crystals of manganous malate have been prepared by controlled ionic diffusion in hydrosilica gel. The structure was elucidated using single crystal X-ray diffraction. The crystals are orthorhombic with space group Pbca. Vibrations of the functional groups were identified by the FTIR spectrum. Thermogravimetric and differential thermal analyses (TG-DTA) were carried out to explore the thermal decomposition pattern of the material. Structural information derived from FTIR and TG-DTA studies is in conformity with the single crystal XRD data.