本文選題：異相水熱法 + 皂石　； 參考：《中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)》2015年碩士論文

【摘要】：異相水熱反應不僅可以提供一個骨架離子的適度過飽和環(huán)境,而且其新相成核所需逾越的能壘較低,因而與均相水熱法相比,它更有利于晶體的形成和生長,也更接近自然界中的水-巖反應。皂石由于其資源稀少,性能優(yōu)異,常用水熱法進行人工合成。水熱反應的溫度壓力以及金屬離子的占位對皂石的組成、片層微觀結構、層電荷密度與表面酸性有著很大的影響。其中,皂石的純度、結晶度與固體酸性是評價皂石結構與性能的最重要的幾個指標。它們影響著皂石催化、絡合、接枝、離子交換等反應的活性位點與作用機制,決定著皂石能否在吸附、絡合、催化等工業(yè)領域中廣泛應用。另一方面,研究異相水熱法合成皂石的影響因素、反應機制以及皂石的固體酸性,還可以為探討天然蒙皂石礦床的的形成提供一定的理論依據。本研究采用異相水熱合成法,即固定初始物料中氧化鎂的添加量,硅與鋁的添加量之和(摩爾比)為一定值(Mg:(Si+Al)=3:4),在不同的合成溫度和時間條件下合成了一系列不同Si/Al比的礦物樣品。利用X射線衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、熱分析(TG-DTG)、透射電子顯微鏡(TEM)、29Si魔角旋轉核磁共振譜(29Si MAS NMR)、27Al魔角旋轉核磁共振譜(27Al MAS NMR)等現代測試技術和譜學方法對產物進行結構研究,證實所獲樣品為三八面體皂石。同時揭示了異相水熱合成條件對皂石的形成機制、結晶度、表面酸性、熱分解特性等理化性質的影響機制。論文所取得的研究結果如下:一、證實了合成產物為皂石,揭示了異相水熱合成條件對皂石的物相與結晶性能的影響XRD結果顯示主要為皂石的特征衍射峰。其中,Si/Al在5.43~7.89之間時,所得樣品中皂石結晶度較高,c軸方向片層堆垛較有序。延長反應時間和提高反應溫度可以促進皂石的結晶,減少雜相。Si/Al為5.43、反應溫度為300℃、反應時間為24 h或者更長的條件下可獲得較為純凈的皂石。二、闡明了異相水熱合成皂石的反應機制異相水熱合溫度顯著影響皂石的形成機制。較低溫度系列(160℃)異相水熱條件下,皂石的形成機制:氧化鎂首先水化成水鎂石,然后水鎂石緩慢釋放出Mg2+,與溶液中部分Si4+和Al3+直接反應,形成皂石。溶液中局部過量的Si4+和Al3+則形成如方沸石、方鈉石的雜相。隨著Mg2+的逐步釋放,上述雜相又逐步溶解釋放出Si4+和Al3+,繼續(xù)形成皂石。較高溫度系列(300℃)異相水熱條件下,皂石的形成機制:氧化鎂首先水化成水鎂石,水鎂石快速釋放Mg2+,部分與Si4+和Al3+直接形成皂石。同時由于溶液中分別存在Si4+和Al3+的局部過量和Mg2+的局部過量,分別產生鈉霞石和蛇紋石。隨著反應的繼續(xù)進行,溶液中的離子被逐漸消耗,鈉霞石又逐步溶解釋放Si4+和Al3+,進而使蛇紋石逐漸轉變成皂石。 三、揭示了1:1型礦物可以向2:1型礦物進行轉變通過XRD、TEM以及MAS NMR等系列表征手段證實在高溫堿性富硅溶液中1:1型蛇紋石可以轉變成2:1型皂石,其轉變過程可能是一個先溶解再結晶的過程。四、證實了皂石固體酸性中的B酸受四面體中Al3+→Si4+的影響所合成皂石的固體酸類型中L酸占主要部分,B酸含量相對較少。所合成皂石的固體酸強度中弱酸占主要部分,中酸含量相對較少。皂石中的B酸基本都是中酸,而L酸大部分都是弱酸。皂石的B酸位主要來自其四面體中的Al3+→Si4+取代,四面體中Al取代的量越多,其B酸量也越多,L酸則主要來自端面的斷鍵。
[Abstract]:A series of mineral samples with different Si / Al ratios were synthesized by means of XRD , FTIR , 29Si MAS NMR , 27Al MAS NMR and 27Al MAS NMR . In this paper , the formation mechanism of saponite is obtained under the condition of low temperature series ( 160 鈩，

本文編號：1896599