作者:何宏平等 来源:《材料化学期刊》 发布时间:2011-9-15 10:59:38
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矿物表面结构和性能调控研究获新进展
 
矿物的表面结构和亲和性能是制约其应用的关键问题。水滑石是自然界唯一一种阴离子型矿物,具有独特的微观结构和理化特性。
 
中科院广州地球化学研究所何宏平研究员和陶奇博士所在应用矿物学学科组设计了一种新颖的方法(诱导水解嫁接法),成功地实现了阴离子矿物水滑石表面有机硅烷化嫁接改性。研究综合采用XRD、IR、TEM、EDX、TG、IES、29Si MAS NMR等多种测试方法,对产物的结构、形貌和性能进行分析,探讨了嫁接反应的影响因素和制约机制。结果发现,水分子的存在是嫁接反应发生的必要条件,热活化可以促进嫁接反应的进行;乙醇显著抑制了含三个烷氧基硅烷的水解速度,可借此实现产物中单齿结构嫁接模式;基质外表面吸附的表面活性剂起到模板作用,对有机硅烷在水滑石表面的成键方式(双齿和三齿为主)和产物晶粒的外观(絮状)和堆垛形貌(类球型)产生显著影响。
 
该研究突破了传统的矿物表面结构与性能调控思路和方法,通过水滑石表面羟基与有机硅烷之间缩合而形成共价键的方式引入烷基链,实现矿物基质表面的结构改造和亲和性能的改善,同时有效避免了表面活性剂过量使用因脱附而造成的二次污染问题;并且,嫁接产物的结构、成键方式和晶体形貌等,可以由调节合成过程中基质含水量、溶液中乙醇的比例等方式加以有效控制,为类似结构的矿物在纳米复合材料、环境修复、生化分子载体等领域的广泛应用提供了一条行而有效的改性途径。
 
相关研究论文近期在《材料化学期刊》(JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY)上发表,更系统的研究正在进行中。(来源:中科院广州地球化学研究所)
 
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