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层状材料合成和环境应用研究

姚铭  
【摘要】:层状材料中皂石和水滑石是两种具有实际使用价值的离子型材料.皂石作为一种阳离子型层状硅酸盐材料,在纳米材料、医药和催化剂制备等应用中显示了广阔的应用潜力.水滑石类物质作为一种阴离子型材料具有很大的阴离子交换容量,其焙烧态更具有强阴离子吸附能力,在催化剂和医药中已经有了广泛的应用和研究. 在各类有机污染物中,离子型有机污染物是一类难治理物质.研究采用了水热合成方法,进行了人工水热合成阳离子无机离子交换剂(皂石)和阴离子无机材料(水滑石).实验以此为基础,以治理极性有机化合物为目标开展了一系列相关的研究. 皂石的水热合成相对较为容易,但也包括了很多实验影响因素.合成浆液的pH值能显著的影响合成得到皂石的结构,特别是铝原子在层状结构中的分布.并且,该影响因素对于高电荷(高四面体铝取代量)皂石的合成的影响更大.~(27)A1MAS NMR的结构严格证明了合成皂石的结构还受到反应温度和晶化时间的影响.在各类皂石合成影响因素中,浆液的pH和晶化反应温度影响最大.XRD,FT-IR,SEM,TEM和元素分析表征了上述材料. 在新的合成路线探索中,研究发现了微波水热方法合成路线不失为一个实验室快速制备层状硅酸盐的简单方法.在一定的温度压力条件下,微波水热合成方法可以合成具有一定长程有序性的皂石矿物.常压条件长时间内合成所得到的产物中含有一定量的无定形SiO_2.同时也发现,随着微波水热合成压力的提高,Si(A1)-O伸缩振动频率发生了明显的红移,可以作为分析合成皂石结晶度的一个指示性参数.这同时反映了层状材料片层结构大小和四面体铝取代量.低频振动(归属于Si-O-Mg)强度和峰形对于合成条件变化非常敏感和有效.特别是归属于Si-O-Mg弯曲振动模式的吸收强度随着合成压力的增加有了明显的增强.


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