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科学广州地化所提出硅柱撑粘土矿物的

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多孔粘土异质结构材料是以长链烷基铵为模板剂,以粘土矿物为基体制备的一类柱撑材料。PCHs独特的孔径分布范围弥补了微孔性柱撑粘土矿物和介孔硅之间的孔径分布间隙,有希望成为良好的吸附剂、催化剂、载体或合成其他多孔材料的模板。因此,PCHs的成孔机制和有效的结构控制尤为重要。长期以来,PCHs的成孔机制一直参照介孔硅的分子自组装成孔机制,认为更长碳链的模板剂分子有利于在粘土矿物层间形成更大的孔。

最近,中国科学院广州地球化学研究所博士研究生王钺博在导师朱建喜指导下,采用不同层电荷的天然蒙脱石和减电荷蒙脱石制备PCHs,以非定域密度泛函理论表征其孔径分布,研究了无机粘土矿物基体对PCHs结构特性的影响,提出了一种新的“非胶束模板”成孔机制。由于制备中水介质的缺乏、粘土基体的层电荷和模板剂间的静电吸引等因素,PCHs的层间并不形成胶束,而是在硅源分子的挤压下形成聚集体。层电荷对PCHs结构特征的影响可被简化为孔径和孔深两个方向。高层电荷有利于合成拥有更佳质构特性的多孔材料。

该项研究提供了关于柱撑粘土矿物的一种新的成孔机制,为粘土矿物基多孔材料的合成和结构控制提供了科学思想和理论依据。

该工作得到了中国科学院战略重点支持研究项目、中国科技部国家重点技术研究与开发项目、广东省自然科学基金团队项目以及国家自然科学基金的支持。相关成果发表于Applied
Clay Science
科学,。

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层电荷对PCHs多孔性影响的示意图。随着粘土基体层电荷的降低,部分小的介孔在孔径上减小为微孔,从孔深上看,深的微孔被部分堵塞或分隔为多个浅的相互连通的微孔。

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