二甲基亚砜插层复合材料研究.pdf

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2010年第4期(41)卷
煤系高岭土/二甲基亚砜插层复合材料研究
许红亮,王萌',刘钦甫2,王海龙',张锐',杨凯军1
(1.郑州大学材料科学与工程学院,河南郑州450001
2.中国矿业大学地球科学与测绘工程学院,北京100083)
摘要:以煤系高岭土为主要原料、二甲基亚砜
2实验
(DMSO)为插层剂,制备出煤系高岭土/DMSO插层复
合材料。利用X射线符射、红外光语和差示扫描量热2.1实验原料
热重分析对插层复合物进行了研究。结果表明,DM
实验采用山西大同的煤系高岭土,机械粉碎至粒
SO分子成功地插入了高岭石层间,与高岭石的内表面度<43m,干燥后备用。二甲基亚砜(DMSO),分析
痉基形成新的氢键,并使高岭石的层间距从0.714nm纯,天津市科密欧化学试剂有限公司。无水乙醇,分析
增大至1.121nm,脱羟基温度由541℃左右降低至纯,烟台市双双化工有限公司。蒸馏水,等。
523℃。媒系高岭土/DMSO插层复合体于197℃左右2.2煤系高岭土/DMSO)插层复合材料的制备
发生DMSO的脱嵌作用。
将DMSO和蒸馏水按10:1的体积比配成混合
关键词:媟系高岭士;二甲基亚砜;插层复合体
溶液,然后将适量煤系高岭士加入溶液中,于60℃下
中图分类号:TB332;TD985
文献标识码:A连续进行磁力搅拌24h后,离心分离。所得沉淀物用
文章编号:1001-9731(2010)04-0620-03
无水乙醇洗涤、离心分离3次后,于60℃干燥12h,得
到煤系高岭土/DMSO插层复合材料
引言
2.3媒系高岭士/DMSO插层复合材料的结构表征
近年来,随着蒙脱土/有机插层复合材料的成功开
采用X射线行射仪( XPERT PRO, Panalytical,荷
发和应用2,研制高性能的高岭士/有机插层复合材兰)测试样品的X射线衍射(XR1D)图谱,衍射条件为
料逐步引起了人们的关注。与蒙脱土不同,高岭土主CuKa射线,管电压为40kvV,管电流为40mA。采用
要由具有1:1型层状结构的高岭石组成,而高岭石晶 Fourier变换红外光谱仪(460型, Nicolet,美国)测定
体的基本结构单元层之间由结合力较强的氢键相连。样品的红外(IR)光谱KBr压片,扫描范围为4000
因此,仅有醋酸钾、二甲基亚砜(DMSO)1、尿素400cm~1。利用型差示扫描量热一热重( DSC-TG,Labr
等少量化合物可以直接插入高岭石层间。但是,人们sys, SETTARAM,法国)仪进行热分析
通过二次取代或置换的方法6~,扩大了插层剂的选
择范围,制备出了更多的高岭土/有机插层复合材料。
3结果与讨论
作为一种新兴复合材料,高岭土/有机插层复合材料有3.1煤系高岭土/DMSO插层复合材料的XRD研究
望在高分子材料、催化剂、吸附剂、固体电解质、高性能
图1是煤系高岭土插层前、后的XRD图谱。可以
陶瓷和环境工程材料等领域得到广泛的应用。
看到,实验用煤系高岭土主要由高岭石组成,含有极少
我国煤系地层中藴藏着丰富的高岭土资源,储量量的石英,未探测到其它矿物的衎射峰;而且,高岭石
高达180.5亿吨,居世界首位り。煤系高岭土以前常的结晶度较高,其do值为0.714nm(20=12.37)
被当作煤矸石废弃,不仅造成资源的极大浪费,而且堆经过DMSO插层处理后,在20=7.87°处新出现一个
积地表、占据良田、造成严重的环境污染。虽然国内已很强的衍射峰,该峰与文献[10]报道的高岭土/DMSO
开展煤系高岭土综合利用,但多是生产煅烧高岭土、烧插层复合材料(001)衍射峰的位置相同,说明本研究成
结砖等低附加值产品,生产高附加值产品者鲜有报道。功制备出了煤系高岭土/DMSO插层复合材料。所制
由于高岭土的成因、产地、结构和粒度等对插层效高岭石/DMSO插层复合材料的do值为1.121nm,与
果都有影响,而高岭土/DMSO插层复合材料又是制纯高岭石相比,层间距扩大了0.407nm。此外,在20
备各种高岭土/有机插层复合材料常用的插层复合物=12.37处仍然可见高岭石的(001)衍射峰,说明有部
前驱体,因此,本文对煤系高岭土/DMSO插层复合材分高岭石未插进DMSO分子。根据插层率(I.R.)计
料的制备及性能进行了研究,以期为煤系高岭土的高算公式?
值利用开辟新的途径
I.R.=
1复合体
Io1复合体+lo高石
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2008AA06Z109);国家自然科学基金资助项目(40872102)
收到初稿日期:2009-08-31
收到修改稿日期:2010-02-02
通讯作者:许红亮
作者简介:许红亮(1968一),男,河南长葛人,副教授,博士,主要从事超导材料、陶瓷材料和矿物深加工利用研究