中國粉體網(wǎng)訊  國際純粹與應用化學協(xié)會(IUPAC)在1972年對多孔材料的孔道孔徑尺度的定義：<2nm孔徑的孔為微孔材料，孔徑>50nm的為大孔材料，而孔徑介于兩者之間2-50nm的則被定義為介孔材料。該定義為多孔材料的分類、研究及應用提供了統(tǒng)一的科學依據(jù)。

隨著硅酸鹽礦物在功能材料領域研究與應用的不斷深入，以其為原料制備功能材料展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。一方面，天然硅酸鹽礦物來源廣泛且價格低廉，以此為原料能大幅降低多孔材料的生產(chǎn)成本，為其規(guī)模化生產(chǎn)和廣泛應用奠定了經(jīng)濟基礎；另一方面，可以有效解決我國天然礦物資源高價值利用的問題，將原本可能閑置或低效率使用的資源轉(zhuǎn)化為高附加值的功能材料，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟與社會效益，符合資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

硅酸鹽礦物制備多孔材料的主要方法

當前，科研工作者針對硅酸鹽礦物研發(fā)了多種制備多孔材料的方法，其中具有良好可行性和應用前景的方法如下：

（1）柱撐法或插層法

層狀硅酸鹽礦物的表面和層間空間是可以改變的，特別是蒙皂石族類礦物（如蒙脫石、皂石和鋰皂石）的層間空間可以通過離子交換作用或其他物理和化學相互作用與新的客體陽離子相互作用。柱撐法就是基于高嶺土和蒙脫石等層狀硅酸鹽礦物具有的膨脹性、離子交換性和吸附性特點，利用改性劑將金屬陽離子引入到粘土礦物的層間域，在層間域形成柱狀的金屬氧化物群，粘土礦物層間被撐開，產(chǎn)生孔徑2.0nm大小的多孔材料。

常用的柱撐劑主要是一些具有催化功能的無機陽離子，如Al³⁺、Ce³⁺、Zr⁴⁺等，而常用的插層劑則多為有機物，主要有十二烷基三甲基溴化銨、十六氨基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、吡啶類衍生物和其他陽離子型表面活性劑等。

（2）機械活化酸浸

機械化學活化是利用沖擊、剪切、摩擦、壓縮和研磨等機械力的作用使物質(zhì)形態(tài)發(fā)生一定的變化，使其具有一定的活性。機械化學活化浸出法主要原理是先利用機械粉磨使礦物原料的顆粒粒徑減小，比表面積增大，同時使得礦物的結(jié)構(gòu)部分破壞，產(chǎn)生大量的活性點，然后進行浸出處理。

（3）酸堿改性

硅酸鹽礦物的酸堿改性是采用酸堿處理等手段部分破壞硅酸鹽礦物晶體的片層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)，對其中的硅氧四面體片或金屬陽離子八面體片中的成分進行浸出，從而改善其孔道性能，增大其比表面積。

（4）水熱合成法

硅酸鹽礦物中（如高嶺土、伊利石和膨潤土等）化學成分主要為氧化硅和氧化鋁，可以作為硅鋁源，用于沸石分子篩的合成過程。與常規(guī)凝膠法合成的沸石相比，以硅酸鹽為原料合成的沸石分子篩和催化劑，在沸石晶粒大小、水熱穩(wěn)定性、活性和抗重金屬性能等方面具有獨特的特點，且由于硅酸鹽礦物價格低廉、合成沸石成本低，因此在學術界和企業(yè)界引起人們的開發(fā)研究興趣。

硅酸鹽礦物制備多孔材料應用

硅酸鹽礦物制備的多孔礦物材料目前的核心應用領域為廢水處理領域，具體可細分為以下兩類場景：

有機染料廢水吸附處理：如以層狀硅酸鹽礦物（綠泥石）、鏈狀硅酸鹽礦物（硬硅鈣石）及工業(yè)固體廢棄物（含鋯硅渣）為原料制備的多孔材料，對有機染料（以亞甲基藍MB為代表）具有優(yōu)異的吸附性能，可作為高效吸附劑用于有機染料廢水的凈化處理。

以鋯硅渣為硅源合成的MCM-41的SEM (a)和TEM (b,c,d)圖像

重金屬廢水吸附處理：如通過對MCM-41有序介孔材料進行氨基改性（如制備HN2-600chl-M、HN2-700xon-M），可賦予材料吸附重金屬離子的功能，進而用于重金屬廢水的處理，重點針對的重金屬離子為Pb²⁺（鉛離子）和Ni²⁺（鎳離子）。

結(jié)語

天然硅酸鹽礦物憑借儲量大、價格低廉、來源廣泛的特點，在制備介孔材料方面具備顯著的環(huán)保與經(jīng)濟優(yōu)勢。當前其在廢水處理領域的應用已取得良好成效，未來在催化、光電材料及有害氣體吸附等領域的研究與應用潛力巨大，值得科研工作者進一步深入探索，以拓展其應用邊界，實現(xiàn)更大的社會與環(huán)境價值。

參考來源：層狀及鏈狀硅酸鹽礦物制備多孔材料及其應用基礎研究

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)

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