埃洛石納米管的制備與原位改性的研究課件

1、埃洛石納米管的制備與原位改性的研究,報(bào)告人：崔晶晶 導(dǎo) 師：馬 智,2012-11-26,目錄,1.1 科學(xué)問題的提出,目前，埃洛石納米管由于價(jià)格便宜、生物相容性好和易于改性等優(yōu)點(diǎn)已成為研究的熱點(diǎn)。,1.1 科學(xué)問題的提出,Applications,藥物緩釋劑,聚合物填料,吸附劑,催化劑載體,納米反應(yīng)器,1.1 科學(xué)問題的提出,從埃洛石的原土的缺陷來看：,1.1 科學(xué)問題的提出,從我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)角度分析：,1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),高嶺石類礦物的結(jié)構(gòu)屬于11型層狀硅酸鹽礦物，具有相同的化學(xué)組成Al2Si2O5(OH)4和類似的片層結(jié)構(gòu)：,1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),高嶺石類礦物四面體層和八面體層的結(jié)

2、構(gòu)不匹配，為了消除此結(jié)構(gòu)應(yīng)力，高嶺石和埃洛石采取了不同的方式：,1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),1975年，Eberl等發(fā)現(xiàn)埃洛石在150 oC時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?高嶺石，因此得出埃洛石必須在低溫條件下合成。,1975年，Laiglesia等利用均勻沉淀法在室溫下合成 埃洛石，認(rèn)為此法的關(guān)鍵是保證沉淀速率足夠地低。,普遍認(rèn)同的是，水熱法的關(guān)鍵是低溫和低濃度。 然而這兩個(gè)條件導(dǎo)致埃洛石產(chǎn)量特別的低。,2008年，Levard合成鋁英石管時(shí)，用Ge()對(duì)Si() 替代，使反應(yīng)體系濃度增加十倍，提高管的產(chǎn)量。,2012年，White在水熱體系添加了GeO2為催化劑， 并在Ge/(Si+Ge)摩爾比為0.2時(shí)合成埃洛

3、石管。,1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),插層法的 發(fā)展歷史,1996年，Singh用醋酸鉀對(duì)高嶺石重復(fù)插層得到其 水合物，證實(shí)片狀高嶺石經(jīng)過水合作用會(huì)發(fā)生卷曲。,2005年，Gardolinski用烷基胺對(duì)高嶺石接枝衍生物 插層后以甲苯進(jìn)行脫除可獲得產(chǎn)量較高的埃洛石管。,2009年，Matusik歸納此方法為(1)制備K-DSMO;(2)用 1,3-丁二醇接枝;(3)用己胺插層;(4)用甲苯對(duì)插層劑脫除。,2011年， Matusik用甲醇代替1,3-丁二醇接枝，長(zhǎng)鏈?zhǔn)?八烷基胺為插層劑，增加了有序度高的原料所得管產(chǎn)量。,2011年，Kuroda等提出客體分子的插層和層間膨脹 同時(shí)進(jìn)行的“一步法”，省

4、略了第四步的操作 。,1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),（1）極性小分子插入高嶺石層間； （2）接枝劑對(duì)極性小分子進(jìn)行取代； （3）長(zhǎng)鏈有機(jī)物對(duì)高嶺石接枝衍生物進(jìn)行插層； （4）非極性溶劑對(duì)插層劑洗脫并使層間膨脹。,1.3 本課題的意義,擬用煤系高嶺土為原料，將制備過程劃分為高嶺石的剝片和卷曲兩個(gè)過程，各自進(jìn)行研究再組合成為制備埃洛石的有效方法。,嘗試對(duì)剝片的高嶺石化學(xué)改性后再使其卷曲，實(shí)現(xiàn)對(duì)埃洛石的原位改性，增加納米管內(nèi)腔的負(fù)載量和負(fù)載的均勻度。,如何在保證高產(chǎn)量的同時(shí)大幅度縮短制備周期？,2 研究?jī)?nèi)容,(二),(三),對(duì)產(chǎn)品的組成、形貌、比表面積等進(jìn)行表征，說明其基本結(jié)構(gòu)特征并觀察高嶺石向埃洛石轉(zhuǎn)變

5、形貌變化了解埃洛石的成因。,對(duì)剝片高嶺石用硅烷偶聯(lián)劑改性再使其卷曲，增大埃洛石負(fù)載量和均勻度，并比較原位改性和一般改性所得產(chǎn)品的性能優(yōu)劣。,3.1 技術(shù)路線與實(shí)驗(yàn)方案,3.2 可行性分析,利用尿素或者醋酸鉀進(jìn)行插層，然后用水洗去插層劑可達(dá)到使高嶺石剝離的效果。,3.2 可行性分析,隨著煅燒溫度的上升高嶺土層間會(huì)發(fā)生剝離，但是溫度過高會(huì)破壞高嶺石的結(jié)構(gòu)，因此可采用低溫煅燒使高嶺石剝離。,3.2 可行性分析,由于鍺的原子半徑大于硅，鍺氧四面體比硅氧四面體需要占據(jù)更多空間，與鋁氧八面體結(jié)晶不匹配程度加深，從而導(dǎo)致高嶺石納米片卷曲成埃洛石納米管 。,3.2 可行性分析,灼熱石墨烯棒浸入冷水，表面溫度迅速下降而內(nèi)部仍是高溫，使石墨烯片層卷曲成洋蔥狀納米管。因此，考慮剝片高嶺土加熱浸入冷水造成里外溫差為彎曲提供驅(qū)動(dòng)力。,4.1 創(chuàng)新點(diǎn),1,把制備過程分隔為剝片和卷曲兩個(gè)獨(dú)立的過程,2,嘗試在剝離和彎曲過程中嘗試新的手段,3,制備的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)埃