蒙脱石吸附铋离子的研究及其插层复合材料的制备道.doc

蒙脱石吸附铋离子的研究及其插层复合材料的制备 摘要 蒙脱石是一种粘土类层状硅酸盐矿物，有极强的耐酸碱性和耐高温性，其结构片层包含三个亚层：两个硅氧四面体亚层和一个铝氧八面体亚层。铝氧八面体亚层夹含在两个硅氧四面体亚层中间，亚层之间通过共用氧原子连接，形成蒙脱石的一个结构片层。蒙脱石各个结构片层之间含有不同数量的水分子，且层间表现为负电性，因此蒙脱石表现出良好的膨胀性、吸附性和阳离子交换性。近年来，蒙脱石以其优异的特性被广泛应用到放射性元素的处理、控释药物的制备、纳米颗粒材料的分散、生物酶的固定、抗压抗拉复合材料的制备等的研究领域。 本论文以蒙脱石为研究主体，探索了钙基蒙脱石和钠基蒙脱石在强酸溶液中吸附铋离子的规律。以吸附性能较好的钠基蒙脱石为基体，制备了硫化铋／蒙脱石插层复合材料。采用固体．液体吸附模型（Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｄ．Ｒ）、紫外．可见分光光度、Ｘ射线衍射（Ⅺｍ）、傅里叶红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、能谱分析（ＥＤＳ）、荧光光谱 （ＰＬ）和紫外．可见漫反射光谱对各实验进行了分析和表征，得出以下结论： （１）三价铋离子在酸溶液中能与显色剂（硫脲、碘化钾和抗坏血酸按一定比例混合的溶液）络合并且显色，其在可见区吸收峰为４６５ｎｍ。络合离子在反应后的５－８ｍｉｎ中内吸光度稳定。因此，可以用络合的方法，使用?剩侔祝蹋潭刹饬克崛芤褐腥垲槔胱拥暮俊?（２）钙基蒙脱石在强酸溶液中仍能保持其层状结构对酸溶液中的铋离子进行吸附。三价铋离子在溶液中是按照Ｌａｎｇｍｕｉｒ单分子层吸附的方式进入到蒙脱石层间的，排列在蒙脱石内表面，抑制了氢离子接触蒙脱石，同时使得蒙脱石（００１）晶面层间距减小。按照Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程计算蒙脱石等温吸附铋离子的最大质量是２２０．９ｍｇ／ｇ。 （３）钠基蒙脱石在酸溶液中吸附铋离子的方式与钙基蒙脱石不同。吸附了铋离子的钠基蒙脱石，（００１）晶面层间距增大。 （４）经过半还原气氛煅烧的纳基蒙脱石，在５００—７００ｎｍ波段所产生的微弱荧???，可能是还原了三价铋离子成为二价铋离子所引起的。 （５）钠基蒙脱石能充分吸附铋与硫脲的络合离子〔Ｂｉ（Ｔｈｉｏｕｒｅ）３〕３＋，使得蒙脱石（００１）晶面层间距，由原来的１．４２８ｎｍ增加到了１．５９４ｎｍ，经过微波照射后能原位生成硫化铋／蒙脱石插层复合材料。在层间形成的纳米硫化铋与体相硫化铋相比较，紫外漫反射光谱出现了明显的蓝移现象。 （６）经过不同温度保温的硫化铋／蒙脱石插层复合材料，显现出纳米材料的性质。相比较于２００℃煅烧的插层材料，４００。Ｃ煅烧的插层材料中的硫化铋颗粒尺寸明显长大，表现为紫外．可见漫反射吸收峰出现了红移。关键词：蒙脱石，铋离子、吸附，纳米硫化铋，插层复合材料 Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＭｏｎｔｍｏｒｉＨｏｎｉｔｅ Ａｄｓｏｒｂｉｎｇ Ｂｉｓｍｕｔｈ ａｎｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ（ＭＭＴ），ａ ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｃｌａｙ ｈａｓ ａ ｓｔｒｏｎｇ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｉｔｓ ｌａｍｅｌｌａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｓｕｂ．—ｌａｙｅｒｓ：ｔｗｏ ｓｕｂ．．１ａｙｅｒ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｘｙｇｅｎ ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ａｎｄ ａ ｓｕｂ—ｌａｙｅｒ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ—ｏｘｙｇｅｎ ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ．Ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ｓｕｂ．１ａｙｅｒ， ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ ｓｕｂ··ｌａｙｅｒ．Ｅａｃｈ ｏｆ ｓｕｂ·－ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｏｘｙｇｅｎ ａｔｏｍ ｓｈａｒｅｄ，ｆｏｒｍｉｎｇ ａ ｕｎｉｔ ｓｈｅｅｔ ｌａｙｅｒ ｏｆ删Ｔ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｍｏｕｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｌａｙｅｒｓ．Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ，ＭＭＴ ｄｉｓｐａｙｓ ｔｈｅ ｐｅｆｅｃｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｗｅｌｌｉｎｇ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ＭＭＴ，ｆｏｒ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｔｈ