FeCr柱撑蒙脱石的水热法制备与表征

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硅铁基柱撑蒙脱石的制备及其对cr(Ⅵ)的吸附性能

称取50.55 g硝酸钾.用500 mL容量瓶配制成溶液.浓度为1 mol/L。移取25 mL的Cr标准贮备液和10 mL硝酸钾溶液，用100 mL容量瓶配制溶液。废液Cr(VI)的质量浓度为25 mg/L。 1.4 实验过程
在室温下，用不同用量柱化剂(25〜100 mL/ g蒙脱石)、不同的pH(3.21〜12.34)、不同的温度 (30〜70 °C)、不同用量吸附剂(4~12 g/L)分别对模拟废水中的Cr( '1)进行吸附处理.采用二苯碳酰二耕分光光度法测定Cr(VI)的浓度，并计算出吸附效率。 2结果与讨论 2.1 柱化剂用量对Cr(VI)吸附的影响
• 58 •
•安全环保•
1M&P化工矿物与加工
2019年第12期
准确移取4 mL无水乙醇、3 mL质量分数为16% 的盐酸、28 mL正硅酸乙酯于100 ml.烧杯中，混合均匀.密封.静置老化1 h即得到硅溶胶。
硅铁基柱化剂的制备。制备步骤为：称取 5.30 g碳酸钠和13.51 g氯化铁.用250 ml一容量瓶配制成0.2 mol/L的氯化铁溶液和0.2 mol/L 的碳酸钠溶液。移取100 mL的0.2 mol/L的氯化铁溶液于1 00() mL烧杯中，将烧杯放入60 °C 恒温水浴锅中预热，以300 r/min速度搅拌.用移液管移取5.5 mL硅溶胶，缓慢加人溶液中，滴加结束后，再用移液管移取100 mL的0.2 mol/L 碳酸钠溶液，缓慢加入到混合液中，再继续搅拌3 h。然后停止搅拌.密封.在60 °C水浴锅中静置老化24 h即得到硅铁基柱化剂。
・安全环保・
IM&P化工矿物与加工
2019年第12期
文章编号：1OO8-7524(2O19)12-OO58-O5

Fe-Cr微波柱撑蒙脱土的制备及其对茜素红的吸附

ＣＮ “一ｄｎＨＵＢｅＨＥｏｇ，Ｃｎ—ｌ，ＷＡｉｉＮＧＪａ—ｃｅｇ，ＬａＥｏｇ—ｐｎｈｎＩＸｉｏ，ＨＨｎｉｇ
（ｃｏｌｆｈｓｉａｄＴｌｃｍｎｃｔｎｎｉｅｒｇＳｕｈＣｉａＮｒｌｎｖｒｔ，ｕｎｄｎ１Ｓｈｏｏｙｃｓｎｅｏｍｕｉａｏｓｇｅｉ，ｏｔｈｎｏｉｓｙＧａｇｏｇＰｅｉＥｎｎｍａＵｅｉ
茜素红溶液进行吸附实验，并研究了各测试条件的改变对其吸附去除率影响，并从柱撑蒙脱土的结构改变加以了证明。结果表明：
Ｆ～ＯｅＨ和Ｆ —Ｃ —ＯｅｒＨ聚合羟基阳离子柱撑蒙脱土的层间距离明显增大使其具有很好的吸附能力（好于单纯的钠基蒙脱土）。
０ｅａｄＣｔｏｎｔｅａａｉｅｓｌｔｎｐｅａａｉｎｏｔＦｆＦｎｏｉｉｌｌｏｕｉｒｐｒｔｕｅ一０ａｄＦｈｋｎｏｏＨｅ—Ｃ一０ｈｄｏｙａｉｎｃｐｌｍｅｚｔｎ，ａｄｎｒＨｙｒｘｌｃｔｉｏｙｒａｉｏｉｏｎ
Ｆ “／（ｒ＋Ｆ “ ）ｗｔｉｅｅｔａｉｆｔｅｐｌｒｄｍｏｔｒｌｎｔｗｓｐｅａｅ．ＡｓｓｅｅｐｒｎｆｙｔｅｉｍｄｅＣ３ｅｉｄｆｒｎｔｏｉａｅｎｍｏｉｏｉａｒｐｒｄｌｏｕｅｔｘｉｔｎｈｓｏ．ｈｒｏｈｌｌｅｈｅｍｅｏｓｓ
Ｇｕａｇｈｕ５１０ｎｚｏ００６；２ＧｕｎｚｏｎｔｔｔｆＧｅｃｅｓｒａｇｈｕＩｓｉｕｅｏｏｈｍｉｔｙ，ＣｈｎｓａｅｆＳｉｎｅｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓ，

水热法制备钛柱撑蒙脱石及对水体中砷酸根的吸附

ห้องสมุดไป่ตู้
ｈｇｒｓａｌａｉｎｉｔｇｉｉｈｃｙｔｌｉｔｏｎｅｒｔｚｙ，ｇｏｔｂｌｙ，ｈｇｐｃｆｃｓｒａｅａｅｓａｄｓｒａｅｈｄｏｙｏｔｎｓｏｄｓａｉｉｔｉｈｓｅｉｕｆｃｒａｎｕｆｃｙｒｘｌｃｎｅｔ．Ａｓｔｅｉｈ
ｉｔｒｏ — ＭＴｗｅｅｃｎｕｔｄＴｅｒｓｌｎｉａｅｔａ．ｎｗａｅｎＴｉＭｒｏｄｃｅ．ｈｅｕｔｉｄｃｔｈｔＴｉＭＭＴｐｅａｅｙｈｄｏｈｒａｔｏ — ｓｒｐｒｄｂｙｒｔｅｍｌｍｅｈｄｗｉｔｏｔｔｅａｒａｍｅｔｈｓｅｆｃｉｅａｓｒｔｎｏｒｅａｅｉｔｒｄｅｔｔｏｄｈｍｏｅｅｕａｔｃｅｓｚｈｕｈｒｌｔｅｔｎａｆｔｄｏｉｆａｓｎｔｎｗａｅｕｏｉｇｏｏｇｎｏｓｐｒｉｌｉｅ，ｍｅｖｐｏｓ
ＮＰｎＺＡｉｇ，ＨＡＮＧＦｎ，ＹＡＮＧＳｕｆｎＺａｈ－ｇ，ＨＡＯＢｏｌＺｎ — ｎＭＡＨａ— ｏｅａ — ｎ，ＨＵＹａｇｍｉｇ，ｉｌｂ
（．ｃｏｌｆｈｍｃｌｎｉｅｒｇａｄＴｃｎｌｙＴａｊｎｖｒｉ，ｉｊ００２Ｃｉａ１ＳｈｏｏＣｅｉｇｎｅｎｎｅｈｏｏ，ｉｉＵｉｓｙＴａｉ３０７，ｈ；ａＥｉｇｎｎｅｔｎｎｎ２ｕｎｎＹｘｎａｇＮｔａＭｅｉｎｏｐｒｔｎＬｍｔ，ｕｉ５１３Ｃｉａ．ＹｎａｕｉＷａｆｎａｒｌｄｉｅＣｒｏａｉｉｉｄＹｘ６３０，ｈ）ｕｃｏｅｎ

一种零价铁柱撑蒙脱石修复材料及其制备方法与应用[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710155827.3(22)申请日 2017.03.16(71)申请人华南理工大学地址 510640 广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人吴平霄　杨珊珊　朱能武　(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人何淑珍(51)Int.Cl.B01J 23/745(2006.01)C02F 1/72(2006.01)C02F 101/38(2006.01)(54)发明名称一种零价铁柱撑蒙脱石修复材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种零价铁柱撑蒙脱石修复材料及其制备方法与应用，属于环境功能材料领域。

该发明主要在氢气和氮气的混合气氛中通过高温还原羟基铁柱撑蒙脱石得到零价铁柱撑蒙脱石修复材料，其制备方法主要包括：（1）钠基蒙脱石的制备；（2）聚羟基铁柱化液的制备；（3）羟基铁柱撑蒙脱石的制备：（4）在氢气和氮气的混合气氛中通过高温还原煅烧得到零价铁柱撑蒙脱石修复材料。

本发明所制备的零价铁柱撑蒙脱石修复材料能应用于去除难降解的有机污染物，有机物被过一硫酸盐（PMS）降解为小分子有机物。

权利要求书1页说明书5页附图6页CN 106944054 A 2017.07.14C N 106944054A1.一种零价铁柱撑蒙脱石修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将蒙脱石分散在NaCl溶液中，恒温水浴搅拌、静置、离心；重复所述分散、水浴搅拌、静置、离心步骤，然后洗涤，干燥，得到钠基蒙脱石；（2）将Na 2CO 3溶液滴入FeCl 3溶液中，将得到的红褐色半透明柱撑液继续搅拌、陈化，得聚羟基铁柱化液；（3）将步骤（1）得到的钠基蒙脱石加入水中配成钠基蒙脱石浆液，再将聚羟基铁柱化液滴入钠基蒙脱石浆液中，搅拌、陈化、离心、洗涤、干燥和过筛，得到羟基铁柱撑蒙脱石：（4）将步骤（3）得到的羟基铁柱撑蒙脱石在氢气和氮气的混合气氛中高温还原得到零价铁柱撑蒙脱石修复材料。

碳酸根柱撑镁铝水滑石的水热合成研究

碳酸根柱撑镁铝水滑石的水热合成研究
王凯
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2014(43)10
【摘要】采用水热法合成铝镁水滑石,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、热分析(DSC)、粒度分析等手段对合成的水滑石进行表征,研究高温水热法和低温超声辅助法合成的水滑石结构及热性能.将自制样品和进口样品进
行对比测试,TEM测试表明高温水热法制备的水滑石晶型为片状,超声辅助法制备的水滑石晶型为絮状;XRD测试表明高温水热法制备的水滑石特征峰明显;粒度测试表明高温水热法制备的水滑石和进口水滑石粒径分布完全相同.研究结论为高温水热
法制备的水滑石样品由于经过高温经溶解结晶过程,其晶型结晶度高.
【总页数】4页(P3-6)
【作者】王凯
【作者单位】山西省化工研究所(有限公司),山西太原030021
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327.9
【相关文献】
1.镁铝水滑石固载Cr(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)及IO_4~-柱撑催化剂制备及其醇氧化性能 [J], 黄军左;刘宝生;付文
2.碳酸根离子柱撑钴铝水滑石的合成与表征 [J], 肖轶;马骏;任韶玲;杨锡尧
3.碳酸根柱撑镁铝水滑石的超声辅助合成研究 [J], 张建军;
4.镁铝水滑石的高温水热合成研究 [J], 王朋仁
5.碳酸根柱撑镁铝水滑石的超声辅助合成研究 [J], 张建军;李训刚;王克智
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Al柱撑蒙脱石的制备及表征

４—４００℃煅烧；５－５００℃煅烧；６－７００℃煅烧；７－９００℃煅烧图１柱撑蒙脱石及其不同温度下煅烧样的ＸＲＤ图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｏｆｐｉｌｌａｒｅｄｍｏｎｔｍｏｒｉｉｉｏｎｉｔｅａｎｄｉｔｓａＲｅｒｃａｌｃｉｎｅｄａｔ
在前期研究基础上，确定了以下反应条件：钠基蒙脱石经ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
【中图分类号】ＴＱ
【文献标识码】Ａ
【文章编号１１００７—１８６５（２００９）０８－００５７－０２
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｌ－ｐｉｌｌａｒｅｄＭ
（１．ＦｏｓｈａｎＧｅｏｌｏｇｉｃＢｒａｎｃｈ，Ｆｏｓｈａｎ５２８０００；２．ＦｅｉｌａｉｆｅｎｇＮｏｎｍｅｔａｌＭｉｎｅｒｉａｌＭａｔｅｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，
从图５、６对比可知：柱撑蒙脱石微观表像的蜡质感消失，
簇状聚集体边界清晰，存在明显层剥离现象，部分较大颗粒仍保留了较完整的片状形态。一些颗粒之间通过端一面或端·端方式相互聚集形成了大小和形状不等的孔洞，孔洞结构大大增加。这表明Ａｌ柱体在蒙脱石矿物层问的不均匀分布，并使得柱撑蒙脱石具有更大比表面积，其吸附性能显著增强。
１实验部分１．１主要原料及设备
２实验结果２．１层间距
图ｌ为柱撑蒙脱石及其不同温度煅烧样的ＸＲＤ图，由图１可知，柱撑前的钠基蒙脱石（００１）品面衍射峰２曰为６．９００。，对应的层间距为１．２８０ｎｍ；柱撑后蒙脱石（００１）晶面衍射峰２ｐ为４．４００。，对应的层间距为２．００７ｎｍ；将其在不同温度下煅烧，随着温度的提高，（００１）晶面衍射峰强度逐渐减弱直至消失，这是由于煅烧时蒙脱石层问的Ｋｅｇｇｉｎ离子脱水变为Ａ１２０３。

二次柱撑蒙脱石的制备及表征

第２卷第６５期２１年１月０１１
湖
南
Байду номын сангаас
工
业
大
学
学
报
Ｖｏ．５ＮＯ６１．２ＮＯ．２１Ｖ０１
ＪｕａｆｎｎＵｎｖｒｉｆｃｎｌｇｏｒｌｏｎＨｕａｉｅｓｙｏｈｏｏｙｔＴｅ
二次柱撑蒙脱石的制备及表征
ＸａｇＸａｗｉｈｏｎｉｕｉｎｉｉｅ，Ｚａｄ，ＸｅｏｇｎｎＷｅＱ
（ｅａｏａｏｆｗＰｃａｉｇａｒｌｎｅｈｏｏｙ，ＨｎｎＵｉｅｓｙｏｅｈｏｏｙｈｚｏｎ１０７ｈｎ）ＫｙＬｂｒｔｒｏａｋｇｔｉｄＴｃｎｌｙＮｅｎＭｅａａｇｕａｎｖｒｔｆｃｌｇ，ＺｕｈｕＨｕａ４２０，ＣｉａｉＴｎｎ
ｃｐｃｔＣＥｏｅｔｏｅｏｇｉｔｒａａｉｎｗａｘｌｒｄＴｅｐｅａｅａｌｓｒｈａｔｒｅｙｔｅＸ—ａａａｉｙ（Ｃ）ｆｇｎｓｎｔｒａｃｎｅｃｌｔｓｐｏｅ．ｈｒｐｄｓｍｐｅｅａｃｅｚｄｂｒｙａｈｎｉｏｅｒｗｅｃｒｉｈ
衡。蒙脱石由于具有阳离子可交换容量大、层间电
荷高、片层的径厚比和比表面积大等优点，广泛应用于化工、环保、新材料等领域。如在污水处理方
关键词：二次柱撑；蒙脱石；层间距
中图分类号：Ｕ２Ｔ５
文献标志码：Ａ
文章编号：１７ — ８３２１）６０４－５６３９３（００ — ０２０１

铁基柱撑蒙脱石的研究进展

铁基柱撑蒙脱石的研究进展李鹏波【摘要】综述了铁基柱撑蒙脱石作为一种新型的多孔材料,在催化剂、催化剂载体制备以及环保材料研制等领域广阔的应用前景及近年来国内外在铁基柱撑蒙脱石的制备方法、性能表征方法以及应用等方面的研究进展,并对其未来研究方向及应用进行了讨论和展望.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P81-84)【关键词】铁基柱撑蒙脱石;多孔材料;催化剂【作者】李鹏波【作者单位】山东科技大学化学与环境工程学院【正文语种】中文20世纪70年代，Brindley［1］等以聚合羟基铝离子(Keggin)为柱撑剂，制备了铝基柱撑蒙脱石，晶面层间距为1．8 nm左右，并解决了有关柱撑蒙脱石热稳定性差的问题，标志着无机柱撑蒙脱石的开端。

无机柱撑蒙脱石具有比表面积较大、孔径可调、化学活性较强及热稳定性较高等优点，可广泛应用于催化剂、催化剂载体、分子筛、吸附剂、环保材料、离子交换剂、导电材料、储藏材料和纳米复合材料等多个领域。

研究者们开始利用各种羟基金属，如铁［2］、钛［3］、锆［4］和钒等对蒙脱石进行柱撑研究，并得到了较好的效果。

其中Yamanaka等将羟基铁离子柱撑到蒙脱石中，其晶面层间距可达到1．67 nm，比表面积达300 m2/g，并大大提高了其酸活化性能、吸附性能和耐热性能。

同时，由于氧化铁具有良好的催化性能及独特的磁学性能，类似分子筛的铁基柱撑蒙脱石有望在催化和环保行业取得广泛的应用。

铁基柱撑蒙脱石是利用蒙脱石的膨胀性、吸附性和层间阳离子的交换性，通过离子交换法将低聚或高聚羟基铁阳离子或其他含铁羟基聚合复合阳离子插入蒙脱石层间，将蒙脱石的层与层撑开，经过进一步的煅烧，脱去已插入层间的柱撑剂中的水分和羟基后，形成的铁氧化物将蒙脱石矿物层间撑开而得到的具有稳定结构的网孔状复合材料。

铁基柱撑蒙脱石复合材料的形成过程见图1。

1．1 单元素铁基柱撑蒙脱石铁基柱撑蒙脱石由羟基铁柱撑剂与钠基蒙脱石通过阳离子交换法制备而成。

铝基柱撑蒙脱石的制备与表征的开题报告

铝基柱撑蒙脱石的制备与表征的开题报告
一、研究背景
蒙脱石是一种层状硅酸盐矿物，具有优良的吸附性能和化学稳定性，在各个领域得到了广泛应用，如土壤修复、废水处理等。

然而，蒙脱石
的层状结构在高温、强酸或强碱条件下容易发生结构破坏，限制了其在
一些极端情况下的应用。

因此，制备具有优异性能的蒙脱石复合材料成
为了当前的研究热点。

铝基柱撑蒙脱石是一种新型蒙脱石复合材料，其中铝基柱撑是指以
Al13为代表的多核聚合物，其拥有很高的比表面积和活性位点，可用于
修饰蒙脱石表面，提高其吸附性能和化学稳定性。

因此，铝基柱撑蒙脱
石具有极高的应用潜力，在环境污染治理、催化反应等领域得到了广泛
的研究和应用。

二、研究内容
本论文主要研究铝基柱撑蒙脱石的制备方法和表征性能。

1. 制备方法：考虑到不同制备条件对铝基柱撑蒙脱石的结构和性能
的影响，本文将尝试采用不同的合成方法，如水热法、共振法、溶胶-凝
胶法等，制备不同形貌和结构的铝基柱撑蒙脱石，并对其进行表征和比较。

2. 表征性能：本文将采用多种实验手段对铝基柱撑蒙脱石进行表征，包括XRD、SEM、FT-IR、TG等，从结构、形貌、吸附性能、化学稳定
性等多个方面进行评价和比较。

三、论文意义
本论文的研究结果可为铝基柱撑蒙脱石的制备和应用提供理论和实
践依据，为提高蒙脱石复合材料的吸附性能和化学稳定性提供新思路和
技术支持。

同时，对于优化铝基柱撑蒙脱石制备工艺、提高其吸附性能
和化学稳定性具有一定的指导和推广意义。

Cr-Al柱撑蒙脱石对矿坑水中重金属离子的吸附试验研究

Vol. 28 , Suppl 2Oct 2019第28卷增刊22019年10月中国矿业CHINA MINING MAGAZINEC-Al 柱撑蒙脱石对矿坑水中重金属离子的吸附试验研究郭振星(中铁十九局集团有限公司矿业投资有限公司#北京100161)摘要：针对某露天矿矿坑水中重金属离子含量较高的特点，采用天然钠基膨润土制备CrAl 多金属复合柱撑蒙脱石，并开展了对矿坑水中重金属离子的吸附试验研究，探讨吸附时间、CrAl 柱撑蒙脱石添加量、溶液pH 值等3种因素对重金属离子去除率的影响，确定了 CrAl 柱撑蒙脱石对矿坑水中重金属离子吸附处理的最佳反应条件及去除率。

研究表明：CrAl 柱撑蒙脱石能够与矿井水中重金属离子Zn 2i 、Cu 2i 、Pb2+发生离子交换反应，当设置反应时间为10 h 、溶液pH 值为6、采用80〜100目CrAl 柱撑蒙脱石添加量为10. 0 g/L 时，重金属离子Zn 2i 、Cu +、Pb 2i 的去除率分别达到83. 9%.84. 2%、84. 4%，去除率最大，吸附效果最佳,为该露天矿矿坑水处理和再利用提供参考％关键词：CrAl 柱撑蒙脱石；矿坑水；吸附试验；重金属离子中图分类号：TU94+3.1文献标识码：A 文章编号：1004-4051(2019)S2-0181-04Ad9orptionofheavymetalion9in minewaterbyCr-Al pilared montmoriloniteGUO Zhenxing(China Railway 19th Bureau Group Mining Investment Co. , Ltd. , Beijing 100161, China )Abstract : In view of the high content of heavy metal ions in the pit water of an open pit mine, the naturalsodium-based bentonite is used to prepare Cr-Al multi-metal pi l ared montmori l onite ,andtheadsorption testofheavy metalionsinthepitwateriscarriedouttoinvestigatesuchinfluencefactorsastheadsorptiontime ,the addition amount of Cr-Al pi l ared montmori l onite and pH value on the remove rate of heavy metalions)Theoptimalreactionconditionsandremovalratesofheavymetalionsadsorptiontreatmentinpitwater by Cr-Al pi l ared montmori l onite are determined)The studies show that Cr-Al pi l ared montmori l onite canexchange ion exchange with heavy metal ions Zn 2+ ,Cu 2+ and Pb 2i in mine water. When the reaction time is10 h ,the pH value of the solut8on8s 6,the 80-100 mesh Cr-Al p8l ars are used , and the amount of stoneadded8s10.0g /L ,theremovalrate8stheh8ghestandtheadsorptone f ect8sthebestwththeremovalrates of heavy metal ions Zn 2+ , Cu 2+ and Pb 2+ by 83. 9% ,84.2% and 84.4% , respectively, which providesreferencesforthetreatmentandreuseoftheopenpitminewater.Keywords : Cr-Al pillared montmorillonite * mine water ； adsorption test ； heavy metal ion露天煤矿从开采至利用过程中极易对周边环境产生污染，特别是开采过程中的矿坑水外排造成大量地表、地下水体和土壤污染，对矿区居民用水安全收稿日期：2019-08-27责任编辑：刘硕基金项目：国家自然科学基金项目资助（编号= 51604140）作者简介：郭振星（1985-）,男，工程师，主要从事采矿工程方面的研究工作，E-mail : guozhenxingl 15 @ 163. com 。

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催化剂与载体制备收稿日期:2005208210;修回日期:2005212220 基金项目:山东省中青年科学家奖励基金资助项目(03BS117)作者简介:丛兴顺(1980-),男,山东省潍坊市人,在读硕士研究生,主要从事催化剂、催化新材料和矿物材料的研究。

Fe/Cr 柱撑蒙脱石的水热法制备与表征丛兴顺,王　力,张明伟(山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266510)摘　要:以钙基蒙脱石为原料,经超声波预处理后,利用水热法合成了Fe/Cr 柱撑蒙脱石。

水热法与传统方法相比,可以省去钠化改型和老化等步骤,大大缩短制备周期。

在水热法制备柱化剂的过程中,首次提出二次水解法。

实验结果表明,经过预处理后,蒙脱石的分散度大大提高,平均粒度达01964μm ;二次水解法可以制备出更好的柱化剂。

XRD 和XRF 分析结果表明,水热法可以制备出结晶较好、热稳定性较高和具有良好孔结构的柱撑蒙脱石,经过二次水解法制备的Fe/Cr 柱撑蒙脱石的d (001)达11962nm 。

关键词:柱撑蒙脱石;水热合成;催化剂;铁铬柱化剂中图分类号:TQ426.64;TD985 文献标识码:A 文章编号:100821143(2006)0520061204Preparation of Fe/Cr 2pillared montmorillonite by hydrothermalmethod and its characterizationCON G Xi ng 2shun ,W A N G L i ,ZHA N G M i ng 2wei(Faculty of Chemistry and Environment Engineering ,Shandong University of Scienceand Technology ,Qingdao 266510,Shandong ,China )Abstract :Fe/Cr 2pillared montmorillonite (PILM )was synthesized by hydrothermal method using Ca 2montmorillonite with average particle size of 0.964μm as the raw material after pretreatment with pared with traditional method ,hydrothermal method shortens the preparation cycle by eliminating the steps of sodium modification and aging.Two step hydrolysis of Fe 3+and Cr 3+was firstly adopted in preparation of pillars.The experimental results showed that dispersity of montmoril 2lonite was greatly improved by pretreatment ,with average particle size of 0.964μm ;pillars with better properties were prepared by two 2step hydrolysis.Characterization of the PILM by XRD and XRF showed that PILM has good crystallinity ,hydrothermal stability and pore structure.Fe/Cr 2PILM with d (001)of 1.962nm was prepared with this method.K ey w ords :pillared montmorillonite (PILM );hydrothermal synthesis ;catalyst ;Fe 2Cr pillarC LC number :TQ426.64;TD985 Document code :A Article ID :100821143(2006)0520061204 以柱撑蒙脱石(PILM )为代表的具有“三明治”结构的柱撑粘土矿物(PILC )因其特殊的二维孔道结构和优良的催化和吸附性能近年来成为国内外广泛关注和研究的热点[1],但目前国内外大都是将柱撑粘土催化剂应用于石油催化、烯烃齐聚、芳烃烷基化和NOx 等[2-3],在煤炭转化方面的应用鲜有报道,仅有英国的BODMAN S D 等[4]报道了Cr 柱撑粘土在煤炭转化中具有明显作用,但其热稳定性差(<300℃)[5]。

Fe 系催化剂是煤炭液化的良好催化剂,为此,本研究合成了Fe/Cr 柱撑蒙脱石,有望2006年5月第14卷第5期工业催化INDUSTRIAL CA TAL YSIS May 2006Vol.14　No.5应用在煤炭液化中。

文献中大量报道的均是钠基蒙脱石合成的柱撑粘土矿物,传统的离子交换法必须将钙基蒙脱石钠化改型,其生产成本高,工艺路线长,且不易实现工业化,而自然界中大量存在的却是钙基蒙脱石,直接用钙基蒙脱石合成柱撑蒙脱石具有现实意义,但目前报道较少。

为了使钙基蒙脱石更易于制备柱撑蒙脱石,提出了蒙脱石的预处理,在国内外未见报道。

探索了一种制备PILM 的新方法———水热法,直接用经过预处理钙基蒙脱土为原料,在水热条件下,多核羟基阳离子与蒙脱石层间吸附的可交换阳离子进行强制交换,从而制备出结晶性和热稳定性好的柱撑蒙脱石,同时可以省去钠化改型和老化等步骤,大大缩短制备周期,节省生产成本。

1　试验部分1.1　试验原料以莱西膨润土为原料,其主要杂质为石英,采用湿法提纯2μm 的蒙脱石。

用X 射线衍射分析方法测定原矿的晶胞层间距,结果见图1。

图1　原土X 射线衍射谱图Figure 1　XR D patterns for the ra w m aterial 由图1可以看出,d (001)为115492nm ,说明原矿属于典型的钙基膨润土。

原矿组成为:w (SiO 2)=66178%,w (Al 2O 3)=13170%,w (CaO )=5104%,w (MgO )=1192%,w (K 2O )=2143%,w (Na 2O )=0155%。

利用激光粒度分析仪对钙基蒙脱土进行粒径分析,基质原土的平均粒径为51555μm 。

1.2　制备方法1.2.1　钙基蒙脱石的预处理称取5g 200目的Ca 2M ,加入900mL 去离子水,100mL 乙醇作为分散剂,配成5g ・L-1的泥浆,浸渍24h 后,在高速分散机下搅拌30min ,再用超声波分散45min ,即得到预处理好的泥浆。

1.2.2　Fe 2Cr 柱化剂的制备方法将0.2M ・L -1的Fe (NO 3)3溶液与012mol ・L -1的Cr (NO 3)3溶液按一定比例混合,激烈搅拌,95℃条件下,将012mol ・L -1的Na 2CO 3溶液以2mL ・min -1的速率添加到上述混合溶液中,再将溶液移入高压反应釜中,在140℃下反应4h ,制得柱化剂。

1.2.3　柱撑蒙脱石的制备方法在激烈搅拌和95℃条件下,将制备好的柱化剂按n (Fe +Cr )∶m (蒙脱石)=15mmol ・g -1的比例加入预处理好的泥浆中,移入高压反应釜,在120℃下反应2h ,抽滤,用大量去离子水洗涤,50℃干燥,制得Fe/Cr 2PILM 。

1.3　表征方法1.3.1　粒度的测定采用成都精新粉体测试设备有限公司生产的JL 21166型激光粒度分布测试仪测定粒度分布。

1.3.2　层间距d (001)的测定采用日本理学(Rigaku )公司生产的D/Max 23B型X 射线衍射仪。

Cu Kα,石墨弯晶单色器,管电压40kV ,管电流30mA 。

层间距测试用连续扫描,扫描速率2°・min -1,采样间隔0102°。

1.3.3　SEM采用KYKY 22800B 型扫描电镜,电压24kV 。

1.3.4　XRF 采用型X 射线荧光分析仪,能量分辨率为180eV 。

测试条件:温度20℃,管压10kV ,扫描时间100s 。

2　结果与讨论2.1　预处理对蒙脱石分散度的影响钠基蒙脱石在水中基本达到完全剥离,但由于其表面带剩余负电荷,边缘带正电荷,会形成“卡房结构”,钙基蒙脱石在水中尽管单个晶体有轻微膨胀,但仍然保持定向聚集的束状。

因此,钙基蒙脱石在水中的分散性远远低于钠基蒙脱石[6],这是使用钠基蒙脱石为原料制备柱撑蒙脱石的一个重要原因。

为此,对钙基蒙脱石进行了预处理,首先将其浸渍24h ,加入分散剂乙醇,用高速分散机先粗分散,然后用超声波进行细分散,从而使得钙基蒙脱石尽量剥离。

未处理的钙基蒙脱石的平均粒径为51555μm ,经过预处理后,钙基蒙脱石的平均粒径　62 工业催化 2006年第5期　为01964μm ,约减小为原来的1/6。

钙基蒙脱石经预处理后,最大粒径小于4μm ,主要集中在011～115μm ,说明经过预处理后,钙基蒙脱石在水中具有更好的分散度,进行柱撑反应时,离子交换变得相对容易。

图2为预处理前后蒙脱石的扫描电镜图。

图2　蒙脱石扫描电镜图Figure 2　SEM im ages of the montmorillonite 从图2可以看出,预处理前,蒙脱石存在着较大的块状难破碎结构,经过预处理后,蒙脱石的结构变得疏松和均匀。

2.2　n (Fe)∶n (Cr)的影响n (Fe )∶n (Cr )=7∶3、5∶5和3∶7,在水热条件下合成Fe/Cr 复合柱化剂,为作对比,单独合成了Fe 和Cr 单离子柱化剂,并制备一系列柱撑蒙脱石,经过300℃焙烧2h 后,Fe 2PILM 和Cr 2PILM 的X 射线衍射峰都变得弥散,d (001)值分别为11002nm 和11011nm ,原因可能是铁离子在高温下,容易生成沉淀,难于形成优良的柱化剂;铬离子虽易于形成柱化剂,但经过300℃焙烧时,Cr 2PILM 层间的柱子遭到破坏,衍射峰变得弥散,该结果与王连波等[5]的报道相一致。

铁铬离子混合后,由于两种粒子的相互作用,不但使得更易于制备优良的柱化剂,也使得柱子的热稳定性大大提高。

铁铬复合柱撑蒙脱石经过高温焙烧后,层间距比单离子增大,当铁铬比高时,层间距小;当铁铬比小时,层间距变大;n (Fe )∶n (Cr )=3∶7时,层间距最大为1.698nm ,其原因可能是因为用水热法制备柱化剂时,铁离子比例大易生成沉淀所致。