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柱撑蒙脱石是由聚合无机阳离子或有机离子(分子)插入粘土矿物中而形成的具有二维孔洞的一种矿物材料,具有比表面积大,热稳定性能好、表面酸性强以及孔径可变等特性,因此在石油化工、污水处理、抗菌材料等领域有着广阔的应用前景。本文对河南信阳钙基蒙脱石进行钠化改性,采用溶胶凝胶法合成Si溶胶柱化剂,并采用离子交换法制备硅基柱撑蒙脱石,且在Si溶胶的基础上,分别引入Fe3+、Al3+、Ti4+离子,合成Si-Fe基、Si-Al基、Si-Ti基柱化剂,与钠基蒙脱石进行柱撑反应,成功制备了硅铁基、硅铝基、硅钛基柱撑蒙脱石。本实验以(001)面网间距d(001)值作为判断柱撑蒙脱石柱撑效果的依据,得到硅基、硅铁基、硅铝基、硅钛基柱撑蒙脱石较佳合成工艺条件。结果显示,制备得到的硅基、硅铁基、硅铝基、硅钛基柱撑蒙脱石d(001)值分别为1.6114nm,1.6747nm,2.0701nm,1.6341nm,与钠基蒙脱石相比,d(001)值都有不同程度的增加,说明聚合羟基大阳离子团进入蒙脱石层间。其中硅铝基柱撑蒙脱石d(001)值为2.0701nm,效果相对较好,其制备工艺条件为：硅铝摩尔比n(Si4+):n(Al3+)为1：1,0.4mo1/L的NaOH加入量为100mL,水浴反应温度为60℃,硅铝柱化剂老化时间为1d。且经过500℃高温焙烧后,d(001)值仍有1.9178nm,热稳定性能良好。对不同温度焙烧下的硅基、硅铁基、硅铝基、硅钛基柱撑蒙脱石进行红外光谱分析,结果表明,柱撑蒙脱石和钠基蒙脱石的红外光谱图基本一致,未发生较大的变化。采用X射线衍射分析(XRD),傅里叶红外光谱分析(IR),化学成分分析,热分析(TG/DSC)等手段对制备的柱撑蒙脱石进行表征,并对柱化剂的结构进行了初步探讨,结果表明：Si-Al柱化剂的结构是以AI13 Keggin型多核阳离子基团[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+为基准,在蒙脱石层间形成较为稳定的[Si-O]…[H(O)-Al(Si)]氢键,形成[AlO4Al12-xSix(OH)24(OH2)12](7+x)+结构；Si-Fe柱化剂的结构与Si-Al柱化剂结构类似；Si-Ti柱化剂的结构则是以[Ti2oO32(OH)12(OH2)18]4+Dawson型多核阳离子为基准,与Si(OH)4结构单元形成Si-O-H-OH-Si(Ti)氢键,形成[(TiO4)2Ti18-xSixO24(OH)12(OH2)18](4+x)+结构。