柱撐蒙脫石是由聚合無機陽離子或有機離子（分子）插入粘土礦物中而形成的具有二維孔洞的一種礦物材料，具有比表面積大，熱穩(wěn)定性能好、表面酸性強以及孔徑可變等特性，因此在石油化工、污水處理、抗菌材料等領域有著廣闊的應用前景。
1、柱撐蒙脫石的制備
柱撐蒙脫石的制備原理，就是離子交換原理，指由于蒙脫石層間多為范德華力、靜電力和氫鍵力這些較弱的作用力，用制得的柱化劑中的多核離子去取代原來蒙脫石層間的水合離子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等，粘土礦物層間的多核陽離子重新組建化學鍵，新的化學鍵具有更大的鍵能，因此形成柱撐蒙脫石具有更加優(yōu)良的性質。
柱撐蒙脫石的制備一般遵循以下幾個步驟：
（1）制備柱化劑
柱撐蒙脫石的主要原理就是柱化劑離子置換出蒙脫石層間水合離子。交聯(lián)柱化劑中，不同的離子摩爾比對柱撐蒙脫石的柱撐效果有明顯的影響。此外，制備柱化劑的反應時間、反應溫度等都會影響到最后柱撐蒙脫石的結構和性能。
（2）制備蒙脫石懸浮液
將鈉基柱撐蒙脫石加入到一定量的去離子水中，制備成礦漿濃度為5wt%左右的蒙脫石懸濁液，蒙脫石水化膨脹后可以更好的交換得到柱化劑中的陽離子。
蒙脫石與柱化劑的加入比例與蒙脫石的陽離子交換容量有關，但是在實際生產(chǎn)操作中，加入到蒙脫石量要大于理論計算值，因為置換溶液中還存在有其他的離子，這些離子將影響柱化劑的置換效果。
（3）柱化過程
將按比例制備好的柱化劑逐滴加入到蒙脫石懸浮液中，不斷攪拌，攪拌有利于柱化反應的發(fā)生，并且選擇適當?shù)闹鶕螠囟群蛿嚢钑r間，溫度的控制影響反應的發(fā)生。
（4）老化過程
將攪拌完成的柱撐蒙脫石進行老化，老化溫度和時間也是影響柱撐效果的因素之一。老化的過程可以使得離子交換更加充分，最終制備得到的柱撐蒙脫石更加穩(wěn)定。
（5）洗滌過程
洗滌柱撐蒙脫石是制備過程中的一個重要組成部分，洗滌可以洗去蒙脫石中殘留的Cl-離子，因為Cl-離子在水中可以生成HC1，具有一定的腐蝕性，在后續(xù)的利用中會對設備產(chǎn)生影響，縮短設備的使用壽命。另一方面，洗滌也可以洗去蒙脫石懸浮液未參與置換的金屬氧化物離子，使得到的柱撐蒙脫石更加純凈。
（6）干燥過程
干燥是柱撐蒙脫石脫去自由水的步驟。脫水的速率會影響蒙脫石孔特征，蒙脫石以微小顆粒的狀態(tài)存在于蒙脫石懸浮液中，干燥時微小顆粒會聚集在一起，不同的干燥方法對微小顆粒的聚集有不同影響。
目前的干燥方法有：空氣干燥、冷凍干燥等。慢速干燥更有利于微小粒子整齊的聚集，形成的孔道均一。
（7）焙燒過程
焙燒是柱撐蒙脫石進一步脫去吸附水的過程。經(jīng)過一定溫度的焙燒，可使得蒙脫石層間的經(jīng)基聚合陽離子轉化為金屬氧化物，此舉可以提高蒙脫石的熱穩(wěn)定性。但是，焙燒溫度過高的時候，可能會造成蒙脫石層狀柱結構的坍塌，使其化學性質變?nèi)酢?br />
2、柱撐蒙脫石的種類
根據(jù)柱撐蒙脫石插層劑的不同，可以將柱撐蒙脫石分為：
有機金屬陽離子柱撐蒙脫石
金屬離子柱撐蒙脫石
聚合羥基陽離子柱撐蒙脫石
金屬氧化物溶膠柱撐蒙脫石
混合氧化物插層劑柱撐蒙脫石
3、柱撐蒙脫石的性質
柱撐蒙脫石有很多特殊的性質，如孔徑結構、表面酸性和熱穩(wěn)定性等。
孔徑結構包括比表面積和層間距等重要因素；表面酸性根據(jù)質子理論分為兩種，分別為Bronsted酸和Lewis酸，很多催化反應都是靠酸位攻擊化學鍵完成的；這些性質都可以在柱撐蒙脫石作為催化劑的催化反應中體現(xiàn)出來；熱穩(wěn)定性是指柱撐蒙脫石在高溫下仍能保持結構不變的性能，柱撐蒙脫石的熱穩(wěn)定性跟其置換的離子有很大的關系。催化活性作為一個綜合指標，體現(xiàn)了柱撐蒙脫石各方面的性質。
柱撐蒙脫石的化學活性在蒙脫石用于催化劑或催化劑的載體時顯得尤為重要，因為高溫下如果催化劑的結構發(fā)生坍塌，則催化活性大幅度下降，所以保持保持穩(wěn)定的結構對作為催化劑的柱撐蒙脫石是必備的要求之一，這樣就使得柱撐蒙脫石要具有大的孔徑和比表面積。
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來源：蒙脫石柱撐材料的制備及催化性能研究，作者：華燕莉
編輯整理：粉體技術網(wǎng)
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