PDF《Al 魔角旋转核磁共振研究热处理凹凸棒石结构中 Al 配位变化》

20 世纪

50 年代以来,核磁共振(NMR)谱被普 遍应用于液体分子结构分析,直到

20 世纪

70 年代 末,随着交叉极化、魔角旋转和高功率去偶技术的 应用,核磁共振技术(NMR)才被广泛应用到固体结 构分析中[1C2] .通过高分辨固体核磁谱,可以清楚地 分辨矿物结构中 Al 的局域环境及其随矿物结构演 变的变化情况[3C10] . 凹凸棒石是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐 矿物,具有纳米尺度的纤维状形貌,其晶体结构表 现为指向反转的 SiO4 四面体通过 SiCOCSi 键链接, SiO4 四面体中的自由氧原子指向相对的硅氧四面体 之间通过八面体阳离子连接[11] .凹凸棒石不仅具有 收稿日期:2012C08C31. 修订日期:2012C11C13. 基金项目:国家自然科学基金(41102023,41210104049)资助. 第一作者:谢晶晶(1981―),女,硕士,讲师. 通信作者:陈天虎(1962―),男,博士,教授. Received date: 2012C08C31. Revised date: 2012C11C13. First author: XIE Jingjing (1981C), female, Master, Lecturer. E-mail: [email protected] Correspondent author: CHEN Tianhu (1962C), male, Ph.D., Professor. E-mail: [email protected] 第41 卷第

2 期2013年2月硅酸盐学报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 41,No.

2 February,2013 硅酸盐学报・236 ・

2013 年 发育的晶体内孔道,而且由于其晶体直径仅

40 nm 左右,属于天然的一维纳米材料.高度分散并且杂 乱堆积的凹凸棒石具有很高外表面积,表现出纳米 特性,在很多领域具有良好的应用前景[12] . 凹凸棒石的化学成分因产地不同而有所差异, 由于其结构中的八面体位置中普遍有大量的 Al3+ 替代Mg2+ ,故Drits 等[13] 提出凹凸棒石完整的晶体化学 式为:(Mg5CYCZR3+ YZ)(Si8CXR3+ X )O20(OH)2(OH2)E2+ (XCY+2Z)/2. 对凹凸棒石中 Al3+ 的配位问题目前还有不同的 认识.有学者研究认为 Al3+ 同时占据四面体和八面 体的位置[14C15] ,但也有学者对 Al3+ 在四面体结构中 的占位提出疑问[16] .Suárez 等[17] 在对多个凹凸棒石 样品的研究中发现,凹凸棒石结构中的 Al3+ 主要占 据在八面体位置,而由于不同样品化学成分不同, 导致有些样品中四面体位置出现了 Al3+ ,而有些样 品中的四面体位置不存在 Al3+ . 热处理是凹凸棒石黏土活化改性的常用方法之 一.过去很多学者利用 X 射线衍射、热分析、红外 光谱法对凹凸棒石热处理过程中结构和物性演化进 行了研究[18C22] ,尤其是对热处理过程中结晶水和羟 基水脱除而引起的结构变化做了深入地研究,发现 凹凸棒石在一定的温度范围(250~400 ℃)热处理脱 除部分结晶水, 结构发生折叠, 但水化后可以恢复. 然而,随........