3.4  不同二氧化钛含量下TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜形貌分析 15

3.5  不同二氧化钛含量下TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜表面的能谱分析 17

结  论 22

参 考 文 献 23

致  谢 25

1  绪论

1.1  陶瓷膜的研究现状

纳米凹凸棒石的性质与应用

凹凸棒石又叫做坡缕石(Palygorskite)， 简称为凹土[27,28]（Attapulgite），是一种有着层链状结构的镁铝硅酸盐矿物。凹凸棒石晶体结构属于2:1型的过渡性层链状结构(如图2所示），外形为棒状、纤维状，长0.5～5μm、宽0.05～0.15μm，属于典型的一维天然纳米纤维(如图3所示），层内贯穿孔道，表面凹凸相间布满沟槽，比表面积较大。凹凸棒石的集合体为土状、致密块体构造,来源于沉积岩和风化壳中，有白色、灰白色、青灰、微黄或浅绿几种颜色, 油脂或弱丝绢光泽。凹凸棒石的土质细腻，有油脂滑感，比重比较轻(约1.6)，比较脆(摩氏硬度2～3级),潮湿时为粘性和可塑性，干燥时收缩比较小，而且不产生龟裂，吸水性较强，可以达到150%以上，pH值约为8.5[29]。天然凹凸棒石来源广泛，凹凸棒石在我国储量巨大，仅江苏省淮安市盱眙县已探明凹土矿资源储量为1.03亿吨，占全国已探明凹土储量的73％，占全世界已探明凹土储量的44％，远景储量达11.7亿吨。凹凸棒石的制备成本低，易于较大批量生产，且开发利用过程能耗极低，没有环境方面的负效应，其性价比明显优于人工合成纳米纤维材料，可以很好地解决人工纳米单元材料批量小、成本高等问题。凹凸棒石是一种结构独特、性能优异的非金属黏土矿物，价格比较低廉，特性突出，在石油、化工、医药、农业、涂料和建材等领域已经得到广泛应用[30]。凹凸棒石有“千土之王”、“万用之土”等美誉[31]。论文网

凹凸棒石的显微结构应有三个层次，第一是凹凸棒石的基本结构单元是棒状单晶体；第二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束；第三是由晶束(也包括棒晶)间相互聚集而形成的各种聚集体。在实际应用中, 凹凸棒石的显微结构在很大程度上决定其所表现出的独特的工作性能和工艺性能能否充分体现凹凸棒石晶体的性质 [32]。

凹凸棒石因为具有较大的比表面积,所以具有较强的吸附作用。凹凸棒石在很低的浓度下可以形成高粘度的悬浮液,其流变性能决定了它可用作胶体泥浆、悬浮剂、触变剂以及粘结剂。另外, 凹凸棒石有着很强的可塑性，当水的质量分数达到它自重的100%时,凹凸棒石达到本身的塑性极限。天然的凹凸棒石的阳离子交换能力是很低的，且阳离子交换能力随着粒径的减小而略有增加，但大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子都可直接被吸附到孔道中，另外它的电化学性能比较稳定，不易被电解质所絮凝。另外凹凸棒石的化学惰性在现实中也得到了广泛的应用。由于凹凸棒石具有特殊的纤维结构、独特的分散、耐温、耐盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，还具有一定的可塑性和粘结力,故而在各行各业中被广泛使用[33]。

图2 凹凸棒石的晶体结构图

图3 天然的凹凸棒石纳米纤维电镜图

1.3  二氧化钛的基本性能