埃洛石
halloysite
定義:化學(xué)式為Al4(Si4O10)(OH)8·4H2O,晶體屬單斜晶系的層狀硅酸鹽礦物。
學(xué)科:材料科學(xué)技術(shù)_天然材料_礦物
相關(guān)名詞:鋁硅酸鹽 沉淀法 溶膠-凝膠法 比表面積
【延伸閱讀】
埃洛石是一種天然存在的具有納米管狀結(jié)構(gòu)的礦物質(zhì),主要由高嶺石組成,具有1∶1型的層狀鋁硅酸鹽化學(xué)成分,內(nèi)層為Al-OH原子團,外層為Si-OH和Si-O-Si原子團。這些管道內(nèi)部空心,外部則是一層層的鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu),既堅固又具有一定的彈性。在自然界中,埃洛石經(jīng)歷了長時間的地質(zhì)作用,主要形成于富含硅酸鹽的土壤或沉積物中,經(jīng)過長期的水熱活動和巖石風(fēng)化作用,逐漸演化而成。其直徑在0.1~0.4μm之間,長度通常小于0.5μm。
埃洛石的制備方法主要有天然提取法和合成法。天然提取法是從自然界的埃洛石礦床中提取,但礦床資源有限,無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。
合成法主要有:
1.溶液沉淀法。通過模擬自然界中埃洛石的形成過程,將鋁鹽和硅酸鹽溶解在水中,通過調(diào)節(jié)溶液的pH和溫度,促使鋁離子和硅酸根離子逐漸沉淀形成埃洛石的前體,這些前體會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械湫凸軤罱Y(jié)構(gòu)的埃洛石。
2.溶膠-凝膠法。通過將鋁醇鹽和硅醇鹽混合在有機溶劑中,形成均勻的溶膠。通過水解和縮合反應(yīng),溶膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀物質(zhì)。通過干燥和煅燒處理,得到高純度的埃洛石產(chǎn)品。
3.微波輔助和超聲波輔助合成法。利用特殊的物理場效應(yīng),能夠在短時間內(nèi)高效地合成埃洛石,且所得產(chǎn)品的質(zhì)量和均一性都有顯著提升。這些方法在一定程度上可以實現(xiàn)埃洛石的大規(guī)模制備,并且還可以通過調(diào)整合成條件來調(diào)控埃洛石的形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)。
埃洛石的性質(zhì)非常獨特,具有結(jié)構(gòu)疏松多孔、吸附能力好、比表面積大、化學(xué)性質(zhì)溫度、生物活性穩(wěn)定、毒性低、耐熱性強、機械性能良好、低密度等特點,應(yīng)用非常廣泛。
1.在化妝品行業(yè),埃洛石可以作為天然的添加劑,用于控油、吸濕和釋放香氣。
2.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,可以作為緩釋肥料的載體,提高肥料的利用率。
3.在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,埃洛石被廣泛研究作為藥物遞送系統(tǒng)的一部分,它能夠裝載藥物分子進(jìn)入人體,實現(xiàn)靶向治療和控制釋放。而且,埃洛石良好的親水性使其遇水快速團聚,可用于傷口的快速止血。
4.埃洛石還被用于催化反應(yīng),用作催化劑及催化劑載體。例如,在合成氨、氧化脫硫、加氫等反應(yīng)中,埃洛石可以作為催化劑或催化劑載體,提高反應(yīng)效率和選擇性。
5.在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,埃洛石可以用于去除水中的重金屬離子、有機污染物等,還可以用于大氣污染治理,如去除SO2等有害氣體。
6.用于傳感器制造。研究者利用埃洛石的高靈敏度和穩(wěn)定性,開發(fā)出了檢測氣體泄漏的高性能傳感器。
7.用于能源存儲與轉(zhuǎn)換。應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器等能源存儲設(shè)備,以及燃料電池、電解水等能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。
(延伸閱讀作者:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 洪波教授)
責(zé)任編輯:張鵬輝