蒙脫石作為一類典型的層狀黏土礦物，可通過剝離分離出具有二維結(jié)構(gòu)特性的高徑厚比片層單體。剝離制備的二維蒙脫石納米片可用于環(huán)境功能材料、儲能材料、阻燃材料、納米流體通道和智能材料等先進(jìn)礦物功能材料的制備。
由于剝離過程與二維納米片的性質(zhì)直接相關(guān)，研究和調(diào)控蒙脫石剝離過程是制備蒙脫石二維納米片的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。蒙脫石常用的剝離方法有化學(xué)法剝離、物理法（機(jī)械法）剝離以及化學(xué)－機(jī)械法剝離。
1、化學(xué)法剝離
蒙脫石化學(xué)剝離方法根據(jù)所用化學(xué)剝離助劑的種類分為無機(jī)化學(xué)剝離方法和有機(jī)化學(xué)剝離方法。無機(jī)剝離劑主要通過離子交換作用進(jìn)入蒙脫石層間域，有機(jī)剝離劑則是通過插層反應(yīng)使蒙脫石層間距擴(kuò)大。
鄭翔等對比了無機(jī)剝離劑（氯化鋰）、有機(jī)剝離劑（正丁基鋰）以及有機(jī)酸剝離劑（葡萄糖酸）三種剝離劑對蒙脫石的剝離效果。剝離后對蒙脫石的測試表明，采用正丁基鋰為剝離原礦后，X射線衍射圖譜中蒙脫石001晶面的衍射峰基本消失，剝離效果最佳；采用氯化鋰和葡萄糖酸剝離后的蒙脫石衍射圖譜中001晶面衍射峰位略微減小，層間距有輕微的擴(kuò)大，晶層有序度降低。
對于蒙脫石有機(jī)插層剝離，是通過有機(jī)長碳鏈分子或離子以共價鍵和離子鍵等作用力與蒙脫石片層結(jié)合，使蒙脫石晶層表面由親水變?yōu)槭杷?，撐大蒙脫石層間距減小層間結(jié)合作用。當(dāng)蒙脫石層間距擴(kuò)大到極限后即可得到無序的蒙脫石片層分散體系，即實(shí)現(xiàn)蒙脫石的剝離。通常采用的有機(jī)插層劑有胺類離子、有機(jī)酸和烷基酚等。
吳選軍等利用陽離子活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和聚乙二醇（PEG）對提純后的鈉基蒙脫石進(jìn)行插層處理制備了具有雙官能團(tuán)的有機(jī)改性蒙脫石。測試結(jié)果表明PEG分子和CTA+陽離子進(jìn)入了蒙脫石層間，蒙脫石層間距從1.248nm增大至3.044nm，插層作用明顯。
2、機(jī)械法剝離
對于蒙脫石這類層間結(jié)合作用相對較弱的層狀黏土礦物而言，一定強(qiáng)度的高速剪切作用力或超聲作用力就能夠克服層間結(jié)合作用而分離出二維蒙脫石片層單體。傳統(tǒng)剝離方法如濕法機(jī)械球磨可使蒙脫石在與球磨介質(zhì)不斷碰撞和磨剝過程中解體分散，但難以分離出具有二維結(jié)構(gòu)的單層蒙脫石納米片。武漢理工大學(xué)趙云良課題組采用超聲剝離的方法成功剝離出具有高徑厚比的二維蒙脫石納米片，并系統(tǒng)研究了蒙脫石層間陽離子種類對蒙脫石剝離性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)各種蒙脫石層間陽離子自身的電荷特性會對蒙脫石層內(nèi)的Si－O化學(xué)鍵和Al－O化學(xué)鍵的強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的影響，并且會造成蒙脫石層間結(jié)合能的改變，使蒙脫石表現(xiàn)出與層間陽離子種類相關(guān)的剝離性質(zhì)差異。
基于單一超聲法剝離蒙脫石制備二維納米片的研究，武漢理工大學(xué)趙云良團(tuán)隊(duì)首次提出了循環(huán)冷凍解凍法超聲輔助剝離蒙脫石的新方法，利用循環(huán)冷凍/解凍過程中蒙脫石層間水分子在相變過程中的體積膨脹，增大蒙脫石的片層間距，再輔以低強(qiáng)度超聲處理即可實(shí)現(xiàn)蒙脫石的剝離，剝離后蒙脫石d001峰明顯寬化甚至消失，表明剝離處理使蒙脫石晶體有序度明顯降低，層狀結(jié)構(gòu)被破壞。剝離得到的二維蒙脫石納米片的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)就是其徑厚比（片徑尺寸/片層厚度），蒙脫石原礦徑厚比只有10左右，而剝離后二維蒙脫石納米片徑厚比提高至約120。并且對已剝離分離出的二維納米片來說，具有高徑厚比（即片徑尺寸更大）的蒙脫石納米片在與高分子復(fù)合的材料體系中能明顯提高復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，相較于小片徑的納米片能提供更多的表面反應(yīng)活性位點(diǎn)。這種新剝離方法能有效保護(hù)蒙脫石二維納米片的片徑尺寸，有利于大尺寸二維蒙脫石納米片的制備。
3、化學(xué)－機(jī)械法剝離
此種剝離方法是將化學(xué)改性柱撐蒙脫石和機(jī)械剝離方法相結(jié)合，發(fā)揮兩種剝離方法的優(yōu)點(diǎn)來制備穩(wěn)定分散的二維蒙脫石納米片。LeeStevens等人先采用陽離子表面活性劑十二烷基三甲基溴化胺（CTAB）對蒙脫石進(jìn)行表面改性，之后繼續(xù)在超聲處理?xiàng)l件下對蒙脫石進(jìn)行進(jìn)一步剝離，并在剝離進(jìn)行的同時將二元胺離子嫁接到比表面積顯著增大的蒙脫石片層上。
Zhong等人則是首先用季銨鹽－18對蒙脫石進(jìn)行有機(jī)改性，得到的有機(jī)蒙脫石置于二甲苯溶劑環(huán)境中繼續(xù)進(jìn)行超聲剝離，有機(jī)改性插層結(jié)合超聲剝離后的蒙脫石的XRD測試表明，化學(xué)－機(jī)械法剝離處理使蒙脫石d001特征峰幾乎完全寬化消失，蒙脫石層狀晶體結(jié)構(gòu)被破壞。
資料來源：《白皓宇,趙云良,王偉,等.蒙脫石剝離二維納米片及其功能化應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2019,39(06):101-111》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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