第42卷第2期
应用化工
2013年2月
pplied Chemical Industry
Feb.2013
埃洛石纳米管的改性及其在
水处理中的应用
张中杰,卢昶雨
(长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054)
摘要:综述了埃洛石纳米管的几种改性方法,包括偶联剂改性、插层改性、负载改性、自由基改性和表面活性剂改
性,介绍了埃洛石纳米管及其改性品在水处理中的硏究现状,并对埃洛石纳米管的改性及其在水处理的应用做了
展望。
关键词:埃洛石纳米管;改性;水处理
中图分类号:X52;X703;069
文献标识码
文章编号:1671-3206(2013)02-0325-03
Modification of Halloysite nanotubes and the application in
water treatment
ZHANG Zhong-jie, LU Chang-yu
College of Environmental Sciences and Engineering, Chang an University, Xi an 710054, China)
Abstract Summarized the modification methods of Halloysite nanotubes, including coupling agent modifi-
cation, in ralation modication, su ace ating modificaton, free radical modification, as well as sur ac
tant modification. Introduced the present situation and research on Halloysite nanotubes and its modifica-
tion in water reatment, the future prospective in the development of modification and application of HNT
in water treatment are proposed
Key words: Halloysite nanotubes; modification; water treatment
米管,其分子式为ASiQ,(OH),?nH1O(n=0或药、催化、复合材料等多个领域下令
埃洛石纳米管(HNTs)是一种硅铝酸盐无机纳格便宜、来源丰富等优点,已被广泛应用于陶瓷、医
2),结构图见图1。埃洛石纳米管常为多壁管状结
构,由铝氧八面体和硅氧四面体晶格错位卷曲而
成?,管内壁是铝氧八面体层,外壁是硅氧四面体
层,内表面是A-0H基团,外表面则是O-Si-0
确费OH
基团,在很宽的pH值范固内,其表面呈现负电性
正是这些活性点为埃洛石的广泛使用提供了可
能
2-3]
图1HNTs结构图
埃洛石纳米管与碳纳米管(CNTs)具有相似的
Iig. 1 Structure chart of HNTS
结构形态,CNTs具有长径比大、强度高、耐腐蚀性
埃洛石纳米管的改性
好、导热性好和电导率高等独特而优异的性能,这些
HNTS,属于纳米粒子,具有一定的长径比,但其
性能使得CNT/高分子纳米复合材料具有较常规高表面主要是硅氧键,羟基的密度较低,导致氢键作用
分子基纳米复合材料更优异的物理化学性能、而成。力较小,再加上尺寸效应和表面电子效应的影响,使
为近年来材料学领域的研究热点。但是,CNIs也有得 HNTS在基质中发生团聚,影响其使用效果。因
定的缺点,如价格昂贵、供应有限、具有生物毒害此,在应用前常对HNTs进行改性,通常的方法有偶
性等特点,限制了其在生活中的实际应用。相比于联剂改性、插层改性、负载改性、自由基改性和表面
CNTs,HNTs具有无毒无害、良好的生物适应性、价
收稿日期:2012-12-24修改稿日期:2013-01-05
基金项目:中国教育部博士科研基金项目(20110205110014)
作者简介:张中杰(1980-),男,山东濰坊人,长安大学工程师,博士研究生,师从关卫省教授,从事水污染控制工程研究。
Hai:13629299228,E-mail:freeth@chd.edu.cn
应用化工
第42卷
活性剂改性。
1.4自由基改性
1.1联剂改性
i等利用原子转移自由基聚合法,使丙烯腈
Roj等?在埃洛石和天然橡胶(NR)的混合物分子链从HNTs的表面生长,当HNIs管腔内部完全
中用偶联剂(三乙氧基硅丙基)四硫醚(Si-69)改性由聚合物覆盖之后,可以形成具有核壳同轴腔的
埃洛石,得到了 NR/HINTS复合材料。改性后的埃HNIs聚丙烯腈(PAN)纳米复合材料,再通过溶解
洛石对NR有显著的强化,同时提高了其热稳定性, HINTS模板,高温热处理控制成分,制备相应的
加入10%的埃洛石,可将HR的分解温度提高 HNTS/PAN纳米复合材料。 Ramirez等)先后在埃
64℃。刘聪等”用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙洛石上负载了3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基
基
三甲氧基硅烷(MPS)对HINT进行表面改性,并硅烷( AEAPTS)和CuBr,随后与甲基丙烯酸甲酯单
以改性埃洛石纳米管(m- HIN!s)填充硬质聚氯乙烯体(MA)发生ATRP反应,反应过程中CuBr对自
(PVC),制备聚氯乙烯/改性埃洛石纳米管(PVC/m由基聚合起催化调控作用。
HNTS)纳米复合材料。扫描电镜表明,m- HNTS在1.5表面活性剂改性
PVC中分散均匀,PC/m-HNTs纳米复合材料的断
马文石等采用十二烷基三甲氧基硅烷对
面呈现较大的塑性变形表现出韧性断裂的特征,表HN进行表面改性,运用傅里叶变换红外光谱
明,m-HNTs对PVC同时起到了增韧和增强的作用,(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及热失重分析
特别是使冲击强度大幅度提高,与添加未改性HNS(TC)对改性前后HNTS进行了结构表征,结果表
的材料相比,PVC/ M-ENTS 3纳米复合材料具有更高明,长链烷基硅烷成功接枝到埃洛石纳米管的表面,
的力学性能和模量; M-HNTS对复合材料热性能的接校量约为19%改性后的埃洛石在甲苯、液体石
提高和加工性能的改善也有一定的效果。
蜡中的分散性得到提高,吸油量从90mL/100g降
1.2插层改性
至51mIL/100g,水接触角从2°提高到了137°,在
Car等?研究了醋酸、NH,CI、KCl、KH12PO4、pH值为3~1的水溶液中有很好的稳定性;改性后
(NH)2HCH3O1、Ba(OOCH)2等对埃洛石的插HNs的亲油疏水性能和耐酸碱性能都得到明显的
层改性,结果表明,埃洛石的插层复合材料形成较提高。翟容利用壳聚糖(CIS)对HINT进行表面
易,通过温和的方法如水洗就可以破坏其插层作用,改性,制备出复合纳米管 HNTS-CTS,以 HNIS-CTS
这说明夹层间的作用较弱。席国喜等”用二甲基为载体,通过共价结合法固定辣根过氧化物酶
亚砜取代法制得了硬脂酸/埃洛石插层复合相变材
向(HRP),考察了固定化HRP的稳定性及降解苯酚效
料,在硬脂酸/埃洛石插层复合物中,埃洛石的层间果。结果表明,CTS已
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