皂石结构层状粘土的非水热合成
皂石结构层状粘土的非水热合成
秦玉香、 马福善、 李永丹+
0007 2)(天津大学化工学院催化科学与
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
系碳一化工国家重点实验室天津3
交联粘土是一种新型固体酸催化剂，其表面酸性和孔结构均可调变(从而在催化反应q 具有重要的应用。但二八面体的蒙脱石T(O(T片的四面体层仅有醚氧四面体构成(无硅铝 系分子筛中的桥式羟基，表面酸性偏低:皂石是三八面体型枯土矿物(其T(O—T片上的四 面体层含硅氧和铝氧四面体，具有酸性桥式羟基，酸性比蒙脱石高。但天然皂石成分复杂， 不易调变，不适于用作催化材料，真正有使用价值的是合成皂石。I目前国内外文献报道的皂 石合成大多是在150-4500C和几kbar水热条件下进行(合成周期为数天甚至数星期【1，2，3]a 水热合成法的合成周期长、安全性及经济性差且工业放大困难。本文采用Vogels(劲建立的 非水热方法，在低于100。C的条件下，快速合成皂石母体，同时探讨了台成条件(晶化时间、 温度，初始PH值)对皂石结晶的影响。7
1(实验部分
皂石合成采用Vogels[4]建立的非水热法。以水玻璃为硅源，利用理想配比的硅铝凝胶t
硝酸盐和尿素，在90。C、iarm的条件下合成八面体片阳离子为zn的皂石。浆液经抽M2+
洗涤后，于1200C烘干。样品的晶相结构采用日本理学D,MAX(2038型x-射线衍射滤、
JEM(100CX』J透射电子显微镜观察皂救表征(Cuk或Fek为X光源。利用日本JEOL
面结构。 石的形貌段层
2(结果与讨论
2(1(样品的晶相
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
’
图1为Si,AI=5(67、7(89、12_3、19的四种合成锌皂石(zl，z2，z3，Z4)的XRD谱倒。
由
图可见，四种样品均具有(001】、(020,1 10)、(200)、(060)的衍射峰，晶相完整。合成锌皂石
53(1(54A之间是区别于二八面体的特征峰。在合成的皂石中(各层的拥 的卉。60口汀射峰在l
对位置存在着不规则性，即存在积层不规则性，表现在衍射峰上是宽而不对称，证明合成皂 石有序度低，容易造成品格缺陷，增强端面电荷，不易形成大晶粒。从不同硅铝比的溶胶中 合成的锌皂石的XRD图投有明显的不
同。
20 40 60 80 1000 40 100 0 20 60 80
28,o 图I样品的2日，。
翻2不同晶化时间样品的XRD囤(cuK。) XRD囤(FeK。)
for XRD of of samples Fig(2 patterns Fig(1 XRDpatterns samples
differen
time crystallization
2(2(合成条阵对皂石结构的影响
(1)晶化时间的影响
022—27405243，Email:四l!@业:世H(,n’通信联系人(电话:022--27405613(传真 本项目得到国家自然科学基盘资助(台同号:
29792070(29876032)
197—
固定其它操作参数，900C F_;吲晶化时?合成的样品的XRD图示于图2。反应6(5h
(020)产 物已明显具有三八面体层状化合物的特征峰(但有序性很差，几乎没有层的堆叠:和
J)峰越来越(200) 峰较好，表明皂石沿a轴和b轴方向成晶较快:随反应时间的增加，(oo
尖，袁明合成皂石的数量和颗粒尺寸都逐渐增大。当晶化时间达到12(5h时，己获得了结晶
皂石。晶化25h和48h的皂石样品?埘结晶度相近，说l们在这种非水热台成条件下存在完好的
石的快速结晶长大，晶体生长并不需要故晶化时间。根据不同晶化时问样品的TEM分若皂
皂石的生长历程是首先在凝胶的球形颗粒之问出现单层片状结构(随晶化时间的延长，析(
颗粒逐渐反应形成相互堆叠的皂石片状结构，晶化时问越长，堆叠的层数越多。图3即凝胺
化12(5h锌皂石的TEM照片。 为埽
12)晶化温度的影响 考察了晶化温度对皂石结晶的影响，结果示于图4。700C获得的样
品虽然已形成了皂石
的片状结构，但仍含有很多无定形成分，随晶化温度的提高(无定形成分逐渐减少，晶体的
有序性越来越好，表明高的晶化温度利于皂石晶体的快速长大。
】00020 6080 40
20,。
图3晶化12 5h样品的TEM照片 图4不同晶化温度样品的XRD图(CuK。)
alRer 12(5h of of XRDTEM pa“ems Fig(4 Fig(3 photograph ofZn?Smp
for different sample,s synthesis crystallization
temperatture
(3)初始PIt值的影响
用NaOH预调料液的初始PH值，考察了料液初始PH值对皂石结品的影响。
表2初始PH值对皂石结晶度的影
响
Table 2 EffectofPHintheinitialmjxn)『eoil crystallizedproduct
塑丝,型堡 !i丝! f业!!兰些堕i坚型 塑塑筮鱼堡i塑
82(4 7(89 8(0 6
7 89 8 0 83(18
!:! Zi:? 1:塑 1
用NaOH和尿素将初始料液的PH值调到8时，制各出了最好结晶度的锌皂石。而当
始PH值增大到9时，所获得的皂石的(001)衍射峰半峰宽明显变大，晶体有序性明显变初
即皂石的生成速率与溶液中羟基离子的量之问存在着某种关联。 差，
参考文献
andClayMin(1983，3l，lI、Whimey，G，Clays
and Min，1995(43Clay 2、Vogels，R(J(M(J(，Breukelaar，j(，Kloprogge，J(T(，e【al，Clays
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一198—
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