本研究目标是为苏皖地区优势非金属矿产资源凹凸棒石粘土作为纳米材料加工和应用提供技术支撑。开发高纯凹凸棒石加工技术，开展高纯凹凸棒石中试；构建一系列凹凸棒石-金属（氧化物）原子团簇或纳米颗粒体系，开发以凹凸棒石为载体或基体的吸附、磁回收、催化、导电、补强等功能化新材料。主要成果体现在以下几个方面： （1）开发凹凸棒石-蒙脱石复合体和凹凸棒石晶束解聚工艺。在纳米尺度上揭示了不同加工方法对凹凸棒石粘土吸附性能、胶体性能、晶束解聚分散性的影响。开发了粘土风干、浸水水化、三辊剪切挤压练泥等多种方式实现凹凸棒石-蒙脱石复合体和凹凸棒石晶束解聚工艺，较好地实现凹凸棒石粘土纳米矿物颗粒分散、解聚，提高了凹凸棒石粘土产品的比表面积和物理性质。 （2）选用高品位的凹凸棒石粘土矿石，先经冻融或干湿交替风化，筛分除去粗粒杂质，三辊剪切挤压练泥，促使凹凸棒石-蒙脱石复合体和凹凸棒石晶束进一步解聚，干燥、粉碎得到预处理的矿粉，然后配成水悬浮液，高速搅拌使凹凸棒石、蒙脱石分散成为纳米单颗粒，通过机械分离实现纳米矿物与粘土中的石英、长石、蛋白石、白云石等杂质矿物有效分离。通过沉降、膜滤、离心实现悬浮液中纳米矿物的浓缩，在经喷雾干燥获得高纯度凹凸棒石产品。经X射线衍射分析，纳米矿物含量>98%；经高分辨透射电镜分析，纳米棒状晶体含量>85%，单晶分散率>90%。 （3）查明凹凸棒石高温形貌、结构、物性演化规律，获得凹凸棒石粘土加工不同类型产品热工处理最佳工艺条件。利用高分辨电镜和高温原位X射线衍射分析、红外光谱、吸附、脱附、还原等技术揭示了凹凸棒石热处理过程中结构、形貌变化、表面性质变化，查明凹凸棒石煅烧温度与吸附水能力、吸附水放热之间的关系，从理论上解决的导致凹凸棒石中空玻璃干燥剂温升低的根源，获得提高凹凸棒石中空玻璃干燥剂温升的最佳条件，解决了凹凸棒石作为中空玻璃干燥剂生产中遇到的技术难题。 （4）系统地研究了凹凸棒石-金属（氧化物）纳米复合制备技术，制备了一系列凹凸棒石-金属（氧化物）纳米复合材料，包括凹凸棒石与TiO2、NiO、C、Ag、Au、Fe2O3、Fe3O4、Al(OH)3、MnO2、SnO、ZnO纳米复合，查明凹凸棒石-金属（氧化物）原子团簇或纳米颗粒体系微结构、界面关系。开发成功系列具有巨大潜在价值的功能材料，可以应用于导电涂料、含重金属离子废水处理、劣质饮用水处理除氟吸附剂、低浓度含磷水深度处理、催化氨还原脱氮氧化物催化剂、气化炉热解气焦油催化裂解等领域。

    关键词：
    凹凸棒石 纳米复合材料 功能化 提纯 解聚 分散
    作者：
    陈天虎
    作者单位：
    合肥工业大学
    报告类型：
    最终报告
    公开范围：
    公开
    全文页数：
    40
    项目/课题名称：
    凹凸棒石粘土的高纯化与功能化纳米材料制备
    计划名称：
    国家高技术研究发展计划
    编制时间：
    2013-08-08
    立项批准年：
    2007
    馆藏号：
    306--2014-002325