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铁基纳米蒙脱石的性能及其在环境中的应用

2021-01-15孟祥天顾正桂吴仕希奚凯李晓宁张银萍张杰

应用化工 2020年12期

孟祥天,顾正桂,吴仕希,奚凯,李晓宁,张银萍,张杰

(1.南京师范大学 化学与材料科学学院,江苏 南京 210000;2.南京师范大学 分析测试中心,江苏 南京 210000)

柱撑蒙脱石是指由含有阳离子的有机聚合物或无机聚合物插入粘土矿物中形成的具有二维孔洞的一种矿物材料。其中无机柱撑蒙脱石具有比表面积大、孔径可控、化学活性高及热稳定性强等优点,已经广泛应用于催化剂及载体、吸附剂、环保材料、导电材料、储藏材料和纳米复合材料等多个领域。有研究发现铁[1]、钛[2]、锆[3]和钒等[4]无机阳离子对蒙脱石进行柱撑,已经得到了较好的效果。其中将羟基铁离子柱撑到蒙脱石中,其晶面层间距可达到1.67 nm,比表面积可达到300 m2/g,而且改性的蒙脱石不仅酸活化性能提高,吸附性能也大为改善。同时,纳米铁基蒙脱石具有优良的催化性能及独特的磁学性能,其在环境材料领域具有广阔的开拓空间。

1 铁基柱撑蒙脱石的制备

铁元素柱撑蒙脱石的原理是:蒙脱石遇到极性分子具有可膨胀性,且具有强吸附性能吸附其它有机分子,及层与层之间阳离子具有可交换性等特点[5]。首先,采用阳离子交换法将低聚或高聚羟基铁阳离子插入蒙脱石层与层之间的空隙,并将片层结构撑开。然后,煅烧并脱去层间的水分和羟基[6],形成的铁氧化物吸附在蒙脱石矿物层的表面,最后得到具有稳定结构的网孔状复合材料。

同时,根据制备工艺的不同,铁基柱撑蒙脱石的制备可以分为单元素铁基柱撑和多元素铁基柱撑。……

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