高嶺土是一種天然的黏土礦物，具有典型的1:1層狀硅酸鹽晶體結(jié)構，天然的層狀結(jié)構、較強的吸附性和較好的生物相容性，使得高嶺土在新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方面顯示出獨特的優(yōu)勢。
1、高嶺土在新能源領域的應用
高嶺土在新能源領域的應用隨著社會的不斷進步與科學技術不斷發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大，各國也都在采取積極有效的措施來減少能源的損失。中國人口眾多，城市建筑面積大，做好建筑領域的節(jié)能問題將會大大減少中國每年的能源損失。選擇具有適宜相變溫度和較好儲熱特性的相變材料對建筑節(jié)能具有深遠意義。
傳統(tǒng)的的單一相變材料由于其組成單一，難以滿足室內(nèi)調(diào)溫的相變溫度范圍。脂肪酸類和醇類固－液相變材料具有很好的相混性，制備的二元體系低共熔物很好地拓展了相變溫度范圍。但有機相變材料由于其導熱系數(shù)低，相變過程中有液相產(chǎn)生，故其應用有很大局限性。高嶺土具有天然的納米片層結(jié)構、導熱系數(shù)高，能夠作為良好的載體，在相變材料中具有廣泛的應用。
（1）建筑相變儲熱材料
以二甲基亞砜（DMSO）為插層劑，采用熔融插層方法對煤系高嶺土插層改性，并以插層改性后的高嶺土為基體，在其層間分別插入相變材料月桂醇（LAL）和月桂酸（LA），成功制備了二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料。
比較不同復合相變儲能材料的儲熱性能（表1）。由表1可知，LA－LAL/Kaolin二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料相變溫度均在室溫范圍內(nèi)。可見，插層改性后的煤系高嶺土層間插入二元有機低共熔物可用來調(diào)控室內(nèi)的溫度變化?；诖颂匦裕袡C/煤系高嶺土復合相變儲能材料可廣泛應用于建筑行業(yè)，達到節(jié)能的目的。
采用真空浸漬法制備的三種高嶺土基復合相變材料（Kb－CPCMs）］具有良好的蓄熱、通風和空調(diào)功能，適用于建筑圍護結(jié)構的采暖、通風和空調(diào)。
對天然煤系高嶺石礦物煅燒、酸浸，成功合成了二氧化硅納米板（SNSs），使得顆粒較小、分散性好、尺寸在5nm左右的Ag納米顆粒（AgNPs）能夠均勻地附著在Sn2+活化的SNSs表面，大大提高了Ag/Sn2+－SNSs的導熱性和穩(wěn)定性。通過與聚乙二醇（PEG）進一步雜交合成PEG@Ag/Sn2+－SNSs，其最大容量達到66.1%，融化潛熱達到113.9J/g，導熱系數(shù)達到0.84W/（mK）。Ag/Sn2+－SNSs的結(jié)構協(xié)同作用，提高了相變材料的熱導率。AgNPs的引入使得材料的熔化和凝固周期明顯縮短，促進了復合相變材料（PCM）的傳熱。此外，復合相變材料PCM在200次循環(huán)后仍能保持良好的熱可靠性，充分說明其在儲熱系統(tǒng)中的應用潛力。
（2）太陽能儲能材料
太陽能儲量大、分布廣、清潔環(huán)保，但由于其能量密度低、分布不均勻、不穩(wěn)定等局限性一直未能大規(guī)模應用。儲熱材料可利用自身可逆的相變反應，實現(xiàn)熱量的存儲與釋放，能夠大大改善太陽能熱發(fā)電站工作效率低的問題，對于太陽能的廣泛應用具有實際意義。
以高嶺土和硬脂酸鈉為原料，制備出新型的高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料。由表2可知，高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料與同類型相變儲熱材料相比，該相變儲熱材料熔融潛熱和冷凝潛熱分別高達109.25、109.01J/g。因此，高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料更適用于太陽能熱發(fā)電站的儲熱系統(tǒng)。對高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料進行了熱循環(huán)試驗。結(jié)果表明，經(jīng)過500次熱循環(huán)后，相變儲熱材料熔融溫度、冷凝溫度、熔融潛熱和冷凝潛熱等性能變化均不大，而且熱循環(huán)后相變儲熱材料吸收峰的位置及形狀沒有發(fā)生明顯變化，充分說明高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
2、高嶺土在新材料領域的應用
分子篩具有吸附分離、快速交換和催化等優(yōu)點，可廣泛應用于冶金、石油、化工、醫(yī)藥和日用化工等領域。儲量豐富、價格低廉、鋁硅含量高，使得高嶺土可作為制備分子篩的良好原料。
以高嶺土為硅源和鋁源，水熱合成SAPO－34介孔分子篩，負載CuO－ZnO催化劑，成功制備了新型（CuO－ZnO）－kaolin/SAPO－34催化劑，用于以二氧化碳和氫氣為原料合成低碳烯烴。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、能量色散譜等對樣品進行了表征。結(jié)果表明，SAPO－34分子篩具有片狀結(jié)構，結(jié)晶度較高，比表面積大，有效縮短了中間產(chǎn)物的擴散。CuO－ZnO顆粒在高嶺土表面分布良好，暴露出了更加活躍的CO2轉(zhuǎn)化場所。同時新型催化劑的約束作用有效防止了甲醇的擴散，大大增強了催化效率。
對天然層狀高嶺土煅燒、酸浸、超聲處理，實現(xiàn)了結(jié)構重組，成功合成了新型分級多孔SiO2－AlOOH（SA）復合納米片。并采用原位化學沉淀法將納米CuO進一步吸附在SA上，進行CO催化氧化。富羥基的高比表面積SA復合納米薄片可以保證原位負載的納米CuO顆粒的良好分散，增加了Cu的活性位點，保留了足夠的羥基。700～900℃煅燒高嶺土制得偏高嶺土，在氫氧化鈉溶液中水熱條件下進行改性。改性后的高嶺土具有對酯基轉(zhuǎn)移作用有很強的催化作用，同時發(fā)現(xiàn)改性后的高嶺土具有與沸石LTA相似的結(jié)構特性。
以布里塔高嶺土為原料，成功合成了中孔型沸石分子篩。在988cm－1處檢測到硅氧四面體或鋁氧四面體振動，說明NaY沸石具有均勻的形態(tài)和結(jié)晶顆粒。合成的沸石是一種具有Ⅳ型等溫線的中孔材料，其表面積為434.2m2/g，孔徑為9.421nm。
不同的改性條件對高嶺土合成的分子篩結(jié)構有很大的影響。以堿處理的焙燒高嶺土微球（CKM）為載體，采用原位合成方法制備了ZSM－5分子篩。結(jié)果表明，堿處理增加了CKM比表面積，擴大了其孔徑，降低了n（SiO2）/n（Al2O3），為原位合成提供活性表面，促進了原位合成的發(fā)生。
分別用5%、10%、15%、20%、25%的鹽酸對高嶺土進行酸改性，得到不同濃度酸改性高嶺土試樣。對試樣進行表征分析，結(jié)果表明，隨著鹽酸濃度的增加高嶺土凝結(jié)成片狀，堆積孔道變小，結(jié)合更加緊密。利用高嶺土合成較純的4A分子篩最佳合成條件為:n（Na2O）:n（SiO2）=3:2、n（H2O）:n（Na2O）=40:1、煅燒溫度850℃、煅燒時間2h、膠化溫度60℃、膠化時間3h、晶化溫度95℃、晶化時間4h。
未來對高嶺土結(jié)構及其性能機理的研究更加深入、微觀，高嶺土必將在更多的新興領域發(fā)揮出更大的作用。
資料來源：《孟宇航,尚璽,張乾,楊華明.高嶺土的功能化改性及其戰(zhàn)略性應用[J].礦產(chǎn)保護與利用,2019（06）:69-76》，由【粉體技術網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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