有机硅烷嫁接阴离子粘土的结构特征与制约因素研究

水滑石是自然界存在的唯一一类阴离子型矿物（层状复合金属氢氧化物）。水滑石亲水性表面与有机物间的相容性是制约其在环境工程、纳米复合材料等领域应用的关键问题。本项目打破传统有机表面活性剂改性方法，充分利用水滑石表面羟基，使之与有机硅烷发生缩合反应，形成共价键而将有机官能团嫁接在其表面，达到改善其表面亲合性的目的。本项目按计划完成了有机硅烷嫁接水滑石的研究内容，主要取得如下认识：（1）设计并建立了7种有机硅烷嫁接水滑石的合成方法；（2）嫁接反应发生于水滑石表面的内外表面可由是否添加表面活性剂、以及表面活性剂用量加以控制；（3）水滑石的结晶度、物相纯净度、形貌等除了与反应介质的pH、温度、时长等密切相关外，还与骨架离子中二价金属离子酸碱性直接相关；（4）嫁接产物中有机硅烷与矿物表面的结合方式与溶剂极性强弱、介电常数大小密切相关；（5）水分子是水滑石常温发生嫁接反应的必要条件，但是，无水状态下吸附状态存在有机硅烷在受热后可发生嫁接反应。富水条件形成的嫁接产物中，有机硅烷多以T2与T3结构模式存在，其比例与水含量有直接关系。（6）有机硅烷嫁接水滑石均具有比原始水滑石更高的热稳定性能和不同形貌的纳米结构。本项目所制备的有机硅烷嫁接水滑石在纳米复合材料、新型阻燃剂、高性能阴离子吸附材料等领域具有广阔的应用前景。对其进行深入和系统的研究将促进矿物学与材料科学、纳米科学、环境工程等学科的交叉与发展。