黏土礦物以其特殊的層狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及高效的吸附性能被廣泛應(yīng)用在化學(xué)、生物學(xué)、納米科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源等諸多領(lǐng)域。許多天然黏土礦物能夠被剝離成二維納米片層,進而重新組裝成各種各樣的具有微觀層狀結(jié)構(gòu)的功能性膜材料。高嶺石是一種典型的1:1層型黏土礦物,破壞其層間作用力可以將其剝離,然而傳統(tǒng)的插層方法始終未能將其剝離成單片層,極大的限制了高嶺石在功能性膜材料領(lǐng)域的應(yīng)用。再者,由于高嶺石硅氧四面體與鋁氧八面體具有不同的表面化學(xué)活性,其天然的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)在納米科學(xué)領(lǐng)域的作用亦無法得到最大程度地發(fā)揮。因此,為了深度挖掘高嶺石結(jié)構(gòu)與表面反應(yīng)性特征,充分發(fā)揮高嶺石作為功能材料原料在能源領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢,本論文在對高嶺石的結(jié)晶度與荷電性深入剖析的基礎(chǔ)上,采用自組裝法制備出了二維離子傳輸高嶺石薄膜,研究了薄膜的特性、跨膜離子傳輸行為以及跨膜能源轉(zhuǎn)換性能,取得如下成果與認識:（1）研究了我國四個典型地區(qū)（河北張家口、福建龍巖、山西平朔和安徽淮北）不同成因高嶺石的晶體結(jié)構(gòu)與表面特征。通過對比得出以上四個地區(qū)高嶺石結(jié)晶度與表面電勢絕對值由高到低的順序依次為:張家口、平朔、龍巖、淮北,并... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 黏土礦物
        1.1.1 黏土礦物的結(jié)構(gòu)與分類
        1.1.2 黏土礦物的剝離
        1.1.3 黏土片層的重組裝
        1.1.4 黏土礦物功能膜的應(yīng)用
    1.2 高嶺石
        1.2.1 礦產(chǎn)資源特征與分布
        1.2.2 成礦作用及成礦模式
        1.2.3 高嶺石的應(yīng)用
    1.3 選擇性離子通道
        1.3.1 仿生離子通道研究進展
        1.3.2 二維納米流體系統(tǒng)特性與優(yōu)勢
        1.3.3 基于二維納米孔道隔膜的能量轉(zhuǎn)換
    1.4 選題的目的和研究內(nèi)容
        1.4.1 選題的目的和意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 創(chuàng)新點
2 高嶺石的礦物學(xué)特征及荷電性質(zhì)
    2.1 高嶺石礦物學(xué)特征
        2.1.1 化學(xué)成分
        2.1.2 礦物成分
        2.1.3 形貌特征
        2.1.4 結(jié)構(gòu)特征
    2.2 不同結(jié)晶度高嶺石荷電性研究
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 結(jié)晶度與Hinckey指數(shù)
        2.2.4 Hinckey指數(shù)與表面電位
    2.3 本章小結(jié)
3 高嶺石的剝離與重組裝
    3.1 實驗材料與儀器
        3.1.1 實驗材料
        3.1.2 實驗儀器
    3.2 高嶺石/二甲基亞砜插層復(fù)合物的制備
        3.2.1 高嶺石/二甲基亞砜插層復(fù)合物制備方法
        3.2.2 高嶺石/二甲基亞砜插層復(fù)合物實驗分析
    3.3 高嶺石有機改性
        3.3.1 改性方法
        3.3.2 化學(xué)改性對表面電荷的影響
        3.3.3 高嶺石分散液表征
        3.3.4 納米片層的形貌
    3.4 高嶺石薄膜的組裝
    3.5 高嶺石薄膜的理化性質(zhì)
        3.5.1 宏觀形貌與微觀結(jié)構(gòu)
        3.5.2 改性劑對薄膜力學(xué)性能的影響
        3.5.3 水穩(wěn)定性測試
    3.6 本章小結(jié)
4 高嶺石薄膜中的離子傳輸特性及機理
    4.1 實驗裝置與測試
        4.1.1 電極的制備
        4.1.2 實驗測試裝置
    4.2 離子傳輸特性
        4.2.1 元素分析
        4.2.2 離子電導(dǎo)率
    4.3 離子傳輸理論
        4.3.1 德拜長度與雙電層
        4.3.2 納米孔道中的電動效應(yīng)
    4.4 離子傳輸機理
    4.5 本章小結(jié)
5 基于高嶺石離子通道的能量轉(zhuǎn)換特性研究
    5.1 鹽差能-電能轉(zhuǎn)換
        5.1.1 實驗裝置與測試儀器
        5.1.2 對比實驗材料的制備
        5.1.3 滲透電流測試
        5.1.4 最大輸出功率
        5.1.5 鹽差能-電能轉(zhuǎn)換效率
        5.1.6 膜厚度對滲透發(fā)電功率的影響
    5.2 機械能-電能轉(zhuǎn)換
        5.2.1 實驗裝置與測試儀器
        5.2.2 流動電流測試
        5.2.3 機械能-電能轉(zhuǎn)換效率
    5.3 原材料成本對比
    5.4 高嶺石薄膜產(chǎn)能機理
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 不足及展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3198714