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1、埃洛石纳米管的制备与原位改性的研究,报告人：崔晶晶 导 师：马 智,2012-11-26,目录,1.1 科学问题的提出,目前，埃洛石纳米管由于价格便宜、生物相容性好和易于改性等优点已成为研究的热点。,1.1 科学问题的提出,Applications,药物缓释剂,聚合物填料,吸附剂,催化剂载体,纳米反应器,1.1 科学问题的提出,从埃洛石的原土的缺陷来看：,1.1 科学问题的提出,从我国的资源优势角度分析：,1.2 国内外研究动态,高岭石类矿物的结构属于11型层状硅酸盐矿物，具有相同的化学组成Al2Si2O5(OH)4和类似的片层结构：,1.2 国内外研究动态,高岭石类矿物四面体层和八面体层的结
2、构不匹配，为了消除此结构应力，高岭石和埃洛石采取了不同的方式：,1.2 国内外研究动态,1975年，Eberl等发现埃洛石在150 oC时会转变为 高岭石，因此得出埃洛石必须在低温条件下合成。,1975年，Laiglesia等利用均匀沉淀法在室温下合成 埃洛石，认为此法的关键是保证沉淀速率足够地低。,普遍认同的是，水热法的关键是低温和低浓度。 然而这两个条件导致埃洛石产量特别的低。,2008年，Levard合成铝英石管时，用Ge()对Si() 替代，使反应体系浓度增加十倍，提高管的产量。,2012年，White在水热体系添加了GeO2为催化剂， 并在Ge/(Si+Ge)摩尔比为0.2时合成埃洛
3、石管。,1.2 国内外研究动态,插层法的 发展历史,1996年，Singh用醋酸钾对高岭石重复插层得到其 水合物，证实片状高岭石经过水合作用会发生卷曲。,2005年，Gardolinski用烷基胺对高岭石接枝衍生物 插层后以甲苯进行脱除可获得产量较高的埃洛石管。,2009年，Matusik归纳此方法为(1)制备K-DSMO;(2)用 1,3-丁二醇接枝;(3)用己胺插层;(4)用甲苯对插层剂脱除。,2011年， Matusik用甲醇代替1,3-丁二醇接枝，长链十 八烷基胺为插层剂，增加了有序度高的原料所得管产量。,2011年，Kuroda等提出客体分子的插层和层间膨胀 同时进行的“一步法”，省
4、略了第四步的操作 。,1.2 国内外研究动态,（1）极性小分子插入高岭石层间； （2）接枝剂对极性小分子进行取代； （3）长链有机物对高岭石接枝衍生物进行插层； （4）非极性溶剂对插层剂洗脱并使层间膨胀。,1.3 本课题的意义,拟用煤系高岭土为原料，将制备过程划分为高岭石的剥片和卷曲两个过程，各自进行研究再组合成为制备埃洛石的有效方法。,尝试对剥片的高岭石化学改性后再使其卷曲，实现对埃洛石的原位改性，增加纳米管内腔的负载量和负载的均匀度。,如何在保证高产量的同时大幅度缩短制备周期？,2 研究内容,(二),(三),对产品的组成、形貌、比表面积等进行表征，说明其基本结构特征并观察高岭石向埃洛石转变
5、形貌变化了解埃洛石的成因。,对剥片高岭石用硅烷偶联剂改性再使其卷曲，增大埃洛石负载量和均匀度，并比较原位改性和一般改性所得产品的性能优劣。,3.1 技术路线与实验方案,3.2 可行性分析,利用尿素或者醋酸钾进行插层，然后用水洗去插层剂可达到使高岭石剥离的效果。,3.2 可行性分析,随着煅烧温度的上升高岭土层间会发生剥离，但是温度过高会破坏高岭石的结构，因此可采用低温煅烧使高岭石剥离。,3.2 可行性分析,由于锗的原子半径大于硅，锗氧四面体比硅氧四面体需要占据更多空间，与铝氧八面体结晶不匹配程度加深，从而导致高岭石纳米片卷曲成埃洛石纳米管 。,3.2 可行性分析,灼热石墨烯棒浸入冷水，表面温度迅速下降而内部仍是高温，使石墨烯片层卷曲成洋葱状纳米管。因此，考虑剥片高岭土加热浸入冷水造成里外温差为弯曲提供驱动力。,4.1 创新点,1,把制备过程分隔为剥片和卷曲两个独立的过程,2,尝试在剥离和弯曲过程中尝试新的手段,3,制备的同时实现对埃洛石纳米管的原位改性,4.2 难点,如何用Ge（）对Si（）进行交换,难 点,如何保证弯曲过程中改性剂不会脱落,（一）,（二）,研究工作进度安排,Thank You !,