廣州地化所合成一種新型Keggin-Al30柱撐蒙脫石
柱撐粘土是一種粘土基二維納米材料，具有大的比表面積、強的表面酸性、較高的熱穩定性以及優良的微-介孔孔隙結構，因而在石油裂解、催化、材料和環境保護等領域有著非常廣闊的應用前景。自20世紀70年代以來，Brindley和Sempels首次合成以具有Keggin結構的Al137+為柱撐離子的無機羥基聚合鋁柱撐粘土，後續的科研工作者也嘗試了以其他柱撐離子合成柱撐粘土，包括將鋁、鐵、鈦、鋯、鍺等單一無機聚合羥基金屬離子、複合型羥基多金屬離子以及摻稀土型羥基金屬離子等，以期獲得具有更好性能的柱撐粘土材料，同時對上述離子的水解化學開展了大量的研究。
有研究人員在對Al的水解化學研究過程中，發現在Al的水解溶液中存在一種相比Keggin-Al13（帶有7個正電荷，圖1A）具有更大離子尺寸及更高電荷量的無機羥基聚合鋁離子Keggin-Al30（帶有18個正電荷，圖1B）。而目前已知粘土礦物片層的電荷量、層間柱子的幾何尺寸及其帶電荷量等因素對柱撐粘土的微孔結構性質有至關重要的影響，由於Keggin-Al30較其他傳統聚合離子具有更大的尺寸和電荷密度，該離子的引入有望對柱撐粘土的孔結構和物化性質產生重要影響。
中國科學院廣州地球化學研究所應用礦物學學科組研究員朱建喜和碩士研究生文科，以天然蒙脫石為基礎，將具有更大空間尺寸和電荷密度的Keggin-Al30無機羥基聚合鋁離子引入蒙脫石層間域內，成功製備了一種新型Keggin-Al30柱撐蒙脫石（圖2）。對其結構研究表明，Keggin-Al30柱撐蒙脫石較傳統Keggin-Al13柱撐蒙脫石具有更優異的孔結構和更高的鋁硅含量比。該研究為探索無機羥基聚合離子與粘土礦物片層作用機制提供了新的研究思路，也為新型無機柱撐材料、高性能多孔催化材料的製備和研發提供了參考。
論文鏈接
圖1 Keggin-Al13及Keggin-Al30結構示意圖
圖2 Keggin-Al30柱撐蒙脫石形成機制
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