新型矿物基功能复合材料的制备技术及应用
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特征； 层状 、 管道 、 多孔 等结 构特 征 ； 吸附 、 子交换 、 离 亲
浸 渍法是 功能 体在 表面负 载最传 统 和最 常见 的方 法 之一 ， 主要 用 于制 备 表 面 功能 组 分 含量 较 低 的 复合
材料 ， 硅酸 盐矿物 浸泡 在含有 功 能组 分 溶液 中 ， 实 将 来 现 功能 粒子表 面 负 载 的操 作 称 为浸 渍 ， 方法 多 用 于 该
其产 业 。功能复 合材料 主要 由功 能体 和增 强体 即基 体 组成 。功 能体可 由一种 或 以上 功 能材 料 组 成 ， 元 功 多 能体 复合材 料可 以具有 多种 功能 ， 同时 ， 还有 可 能 由于 复合效 应 而产 生 新 的 功 能 ， 多功 能 复 合材 料 是 功 能 复 合材料 的发展 方 向 。 硅 酸盐 矿物是 一类 由金属 阳离 子与 硅酸 根 化合 而 成 的含 氧酸盐 矿物 。许 多硅酸 盐矿 物如 云母 、 岭石 、 高 蒙脱石 、 滑石 、 沸石 等都是 重要 的非 金属 矿物 原料 和 材 料 。在 功能复合 材 料 的制备 与应 用 中， 分 利 用 硅 酸 充 盐矿物 本身 的特性 ， 如片 状 、 管状 、 维状 、 状等 形 貌 纤 针
塑堡 篁！ 塑 墼复 堡 堑型 董 盒鳖
鱼堇 垦堕旦
新 型 矿 物 基 功 能 复 合材 料 的 制备 技 术 及 应 用
胡佩 伟 ， 华 明 ， 成 立 杨 霍
（ 中南 大学 资源 生物 学 院无 机材 料系 ， 湖南 长 沙 ４ ０ ８ ） １ ０ ３
摘 要 ： 通 过 功 能 体 与 硅 酸 盐 矿 物 之 间 的 复 合 来 解
矿物在 光 、 、 电 磁性 、 催化 、 菌 、 能等高 科技 、 附加 抗 储 高 值 功能 材料领 域 的研究 进 展 及作 用 ， 对 其 在材 料 合 并 成控制 、 结构 调控 、 性能 调节等 方面 发挥 的重要 作 用进 行 了评 述 。如 解决 材 料 合 成 中纳 米 粒 子 的 团聚 、 高 提 材 料 的活性 比表 面积 、 强材料 的反应 吸 附性 、 增 改善 材 料 的稳 定性 以及利用 功 能体与基 体之 间 的复合 效应 改 善 材料 的功能 性能 等 。
同 时 系统 综 述 了生 态 环 境 、 化 、 能 、 、 、 性 、 催 储 光 电 磁 屏 蔽 吸 波 等 高 附加 值 矿 物 基 功 能 复 合 材 料 的研 究 现 状 及
进展 。
关键 词 ： 功能材 料 ； 酸盐 矿物 ； 硅 复合 方法 ； 应用 中图分类 号 ： ＴＢ ４ ３ 文 献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ １９ ３ （ ０ ０ １— ６ １０ １０ —７ １ ２ １ ）０１ ７ —５
疏 水等表 面性质 ， 在微 纳米 层次 上 ， 无机 功 能粒 子 负 将 载 于矿物 表面 和组 装 于 层 间孔 道 ， 者 将 有 机功 能 聚 或
合 物插入层 间 ， 而在 天 然 硅 酸盐 矿 物 中制 造 功能 粒 从
件 下形 成凝胶 ， 负 载 于 矿 物载 体 上 ， 经 过 干燥 、 并 再 煅 烧， 即得到功 能复合 材 料［ 。Ｋｕ ４ ］ ｎ等 用 溶胶一 胶法 凝
决功 能材 料在 合成 、 结构及 性 能等方 面 的 问题 ， 望 获 有
得 功 能优 异 的新型 复合材料 。重点介 绍 了功 能体 与硅 酸 盐矿物 复合 的主要 思路及 方 法 ， 包括 表 面 负载 、 孔道
层 间 的组 装 、 层 复合 等 关键 制 备 技 术 的 实施 效 果 。 插
２ 功 能 体 的表 面 负 载
功 能体 在 矿物表 面负 载研究 较多 的是无 机 功能 粒
子， 它在 克服 因无 机 纳米 粒 子 团 聚而 影 响材 料 性 能 的
１ 引 言
功 能材料 是新 材料领 域 的核心 ， 国 民经济 、 是 社会
问题 上 ， 一条 可行 而 有效 的途 径 。由 于制 备 机 理 和 是 工艺 条件不 同， 同 的制 备 方法 可 以得 到表 面 性 能 和 不 结构 差异很 大 的 负 载型 复 合 材料 。常 用 方 法 主要 有 ： 浸渍 法 、 溶胶 一 胶 法 、 沉 淀 法 、 子 交换 法 、 热合 凝 共 离 水 成法 等 ， 了得 到表面 负载效 果更好 的 复合 材料 ， 为 也有 将 多种 制备 方法结 合起 来 。
究， 都说 明它 是一种 简单 易行 的方法 。
２ ２ 溶 胶 一 胶 法 ． 凝
溶胶一 凝胶 法 的基本原 理是 ： 以易 于 水解 的金 属 化
合物 （ 无机 盐 或金 属 醇盐 ） 为原 料 ， 之在 某种 溶 剂 中 使
与水 发生反 应 ， 经过水 解和缩 聚过 程形 成溶 胶 ， 定 条 一
功 能粒 子在沸 石 、 凹凸棒 石类 等 多孔 道 矿 物表 面 的负 载 。Ｔ ａ ｉｎ等 ［ 用 浸 渍 法 制 备 天 然 纳 米 纤 维 状 硅 酸 盐 １ 矿 物基 牙科复 合材料 。另外 对 Ｃ — ／ ｏｎ 凹凸棒 石 复合 催 化材 料 ， — ／ １ 撑 蒙 脱 石 复合 催 化 剂 的 研 ］ Ｎｉ Ｍｏ Ａ 柱 ］
２ １ 浸渍 法 ．
发展及 国防建设 的基 础和 先导 。功 能复合 材 料是 指 除 机械性 能 以外 而提供 其它 一切 可能物 化性 能 的复 合材 料 。如光 、 磁 性 、 化 、 电、 催 热学 、 吸波 、 屏蔽 、 吸声 、 生态
环境等凸显某一功能， 涉及信息技术、 它 生物 工 程 技 术、 能源技 术 、 米 技术 、 纳 环保 技 术 等 现代 高新 技 术 及
将 Ｔ ０ 负 载到 Ｎａ柱撑蒙 脱石 后 ， ｉ 材料 的
浸 渍法是 功能 体在 表面负 载最传 统 和最 常见 的方 法 之一 ， 主要 用 于制 备 表 面 功能 组 分 含量 较 低 的 复合
材料 ， 硅酸 盐矿物 浸泡 在含有 功 能组 分 溶液 中 ， 实 将 来 现 功能 粒子表 面 负 载 的操 作 称 为浸 渍 ， 方法 多 用 于 该
其产 业 。功能复 合材料 主要 由功 能体 和增 强体 即基 体 组成 。功 能体可 由一种 或 以上 功 能材 料 组 成 ， 元 功 多 能体 复合材 料可 以具有 多种 功能 ， 同时 ， 还有 可 能 由于 复合效 应 而产 生 新 的 功 能 ， 多功 能 复 合材 料 是 功 能 复 合材料 的发展 方 向 。 硅 酸盐 矿物是 一类 由金属 阳离 子与 硅酸 根 化合 而 成 的含 氧酸盐 矿物 。许 多硅酸 盐矿 物如 云母 、 岭石 、 高 蒙脱石 、 滑石 、 沸石 等都是 重要 的非 金属 矿物 原料 和 材 料 。在 功能复合 材 料 的制备 与应 用 中， 分 利 用 硅 酸 充 盐矿物 本身 的特性 ， 如片 状 、 管状 、 维状 、 状等 形 貌 纤 针
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新 型 矿 物 基 功 能 复 合材 料 的 制备 技 术 及 应 用
胡佩 伟 ， 华 明 ， 成 立 杨 霍
（ 中南 大学 资源 生物 学 院无 机材 料系 ， 湖南 长 沙 ４ ０ ８ ） １ ０ ３
摘 要 ： 通 过 功 能 体 与 硅 酸 盐 矿 物 之 间 的 复 合 来 解
矿物在 光 、 、 电 磁性 、 催化 、 菌 、 能等高 科技 、 附加 抗 储 高 值 功能 材料领 域 的研究 进 展 及作 用 ， 对 其 在材 料 合 并 成控制 、 结构 调控 、 性能 调节等 方面 发挥 的重要 作 用进 行 了评 述 。如 解决 材 料 合 成 中纳 米 粒 子 的 团聚 、 高 提 材 料 的活性 比表 面积 、 强材料 的反应 吸 附性 、 增 改善 材 料 的稳 定性 以及利用 功 能体与基 体之 间 的复合 效应 改 善 材料 的功能 性能 等 。
同 时 系统 综 述 了生 态 环 境 、 化 、 能 、 、 、 性 、 催 储 光 电 磁 屏 蔽 吸 波 等 高 附加 值 矿 物 基 功 能 复 合 材 料 的研 究 现 状 及
进展 。
关键 词 ： 功能材 料 ； 酸盐 矿物 ； 硅 复合 方法 ； 应用 中图分类 号 ： ＴＢ ４ ３ 文 献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ １９ ３ （ ０ ０ １— ６ １０ １０ —７ １ ２ １ ）０１ ７ —５
疏 水等表 面性质 ， 在微 纳米 层次 上 ， 无机 功 能粒 子 负 将 载 于矿物 表面 和组 装 于 层 间孔 道 ， 者 将 有 机功 能 聚 或
合 物插入层 间 ， 而在 天 然 硅 酸盐 矿 物 中制 造 功能 粒 从
件 下形 成凝胶 ， 负 载 于 矿 物载 体 上 ， 经 过 干燥 、 并 再 煅 烧， 即得到功 能复合 材 料［ 。Ｋｕ ４ ］ ｎ等 用 溶胶一 胶法 凝
决功 能材 料在 合成 、 结构及 性 能等方 面 的 问题 ， 望 获 有
得 功 能优 异 的新型 复合材料 。重点介 绍 了功 能体 与硅 酸 盐矿物 复合 的主要 思路及 方 法 ， 包括 表 面 负载 、 孔道
层 间 的组 装 、 层 复合 等 关键 制 备 技 术 的 实施 效 果 。 插
２ 功 能 体 的表 面 负 载
功 能体 在 矿物表 面负 载研究 较多 的是无 机 功能 粒
子， 它在 克服 因无 机 纳米 粒 子 团 聚而 影 响材 料 性 能 的
１ 引 言
功 能材料 是新 材料领 域 的核心 ， 国 民经济 、 是 社会
问题 上 ， 一条 可行 而 有效 的途 径 。由 于制 备 机 理 和 是 工艺 条件不 同， 同 的制 备 方法 可 以得 到表 面 性 能 和 不 结构 差异很 大 的 负 载型 复 合 材料 。常 用 方 法 主要 有 ： 浸渍 法 、 溶胶 一 胶 法 、 沉 淀 法 、 子 交换 法 、 热合 凝 共 离 水 成法 等 ， 了得 到表面 负载效 果更好 的 复合 材料 ， 为 也有 将 多种 制备 方法结 合起 来 。
究， 都说 明它 是一种 简单 易行 的方法 。
２ ２ 溶 胶 一 胶 法 ． 凝
溶胶一 凝胶 法 的基本原 理是 ： 以易 于 水解 的金 属 化
合物 （ 无机 盐 或金 属 醇盐 ） 为原 料 ， 之在 某种 溶 剂 中 使
与水 发生反 应 ， 经过水 解和缩 聚过 程形 成溶 胶 ， 定 条 一
功 能粒 子在沸 石 、 凹凸棒 石类 等 多孔 道 矿 物表 面 的负 载 。Ｔ ａ ｉｎ等 ［ 用 浸 渍 法 制 备 天 然 纳 米 纤 维 状 硅 酸 盐 １ 矿 物基 牙科复 合材料 。另外 对 Ｃ — ／ ｏｎ 凹凸棒 石 复合 催 化材 料 ， — ／ １ 撑 蒙 脱 石 复合 催 化 剂 的 研 ］ Ｎｉ Ｍｏ Ａ 柱 ］
２ １ 浸渍 法 ．
发展及 国防建设 的基 础和 先导 。功 能复合 材 料是 指 除 机械性 能 以外 而提供 其它 一切 可能物 化性 能 的复 合材 料 。如光 、 磁 性 、 化 、 电、 催 热学 、 吸波 、 屏蔽 、 吸声 、 生态
环境等凸显某一功能， 涉及信息技术、 它 生物 工 程 技 术、 能源技 术 、 米 技术 、 纳 环保 技 术 等 现代 高新 技 术 及
将 Ｔ ０ 负 载到 Ｎａ柱撑蒙 脱石 后 ， ｉ 材料 的