刘银教授课题组在凹凸棒矿物的解离、纯化及其载体性能研究取得了系列工作进展

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近日，我校刘银教授课题组在凹凸棒矿物的解离、纯化及其载体性能研究取得了系列工作进展，研究结果分别发表于Applied Clay Science，2021, 200：105915、2021, 204: 106009 (中科院一区，Top期刊，IF = 4.605)和英国皇家化学会New Journal of Chemistry，2021, 45, 2765 (JCR分区: Q2 ; IF=3.288)。同时，Applied Clay Science杂志在其官网公众号对上述研究结果进行了介绍。
      凹凸棒（Pal）是一种富含水镁铝硅酸盐粘土矿物，其晶体结构为两个硅氧四面体之间夹杂一层镁(铝)-氧(氢-氧)八面体(即2:1粘土矿物)。这种特殊链层状晶体结构赋予了凹凸棒矿物优异的物理化学性质：独特的流变特性、阳离子交换能力、吸附性以及载体性。然而，天然凹凸棒矿物伴生了其它衍生矿，且其棒状形态更倾向于聚集成晶体束。因此，在实际应用中对凹凸棒原矿的解离和提纯是必不可少。

图1Pal/Fe3O4、Pal/PANI纳米复合材料FESEM照片、微波吸收性能和机理图

       刘银教授课题组采用常规湿法球磨工艺，系统研究了球料比对凹凸棒的晶体组成、微观形貌和孔结构影响。通过简单的机械球磨工艺实现了凹凸棒棒状晶体束有效地解离和纯化，保持了其纳米纤维状固有的长径比，其比表面积高达255.03 m2/g。同时，首次以解离和提纯后凹凸棒为载体，采用水热和聚合反应分别制备了Pal/Fe3O4、Pal/PANI纳米复合材料。由于良好的亲水性、阳离子交换能力和表面丰富的Si-OH基团，凹凸棒作为载体可实现定向诱导，从而能够有效地改善Fe3O4磁性粒子、聚苯胺（PANI）颗粒的团聚性。相比于单一Fe3O4、PANI的性能，制备得到Pal/Fe3O4、Pal/PANI纳米复合材料的微波吸收性能具有明显地增强。
      基于上述研究，进一步制备了珊瑚状的Pal/Fe3O4/PANI三元复合材料。由于PANI和Fe3O4协同作用，丰富的界面极化、弛豫过程以及改进的阻抗匹配使得Pal/Fe3O4/PANI三元复合物在7.04 GHz时RLmin为-62.45 dB，其有效吸收带宽可高达5.05 GHz。

图2珊瑚状Pal/Fe3O4/PANI三元复合材料合成工艺示意图

图3珊瑚状Pal/Fe3O4/PANI三元复合材料电磁损耗机理示意图

    上述工作为凹凸棒矿物的解离、纯化及其功能开发与应用提供了新的思路。
    材料学院18级专业学位硕士研究生王生、任恒东分别为3篇论文的第一作者，刘银教授为论文通讯作者。
    该工作得到了安徽省高校学科（专业）拔尖人才学术资助项目、安徽省科技重大专项支持。
    论文链接:
    https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0169131721000338
    https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0169131720304804
    https://pubs.rsc.org/en/content/ ... 05739h#!divAbstract
    Applied Clay Science杂志公众号：https://mp.weixin.qq.com/s/1GeXPg18sx2MlgGXEXOxJg




       文章来源：安徽理工大学
       刘银，男，1975年11月生，教授，工学博士，硕士研究生导师，安徽理工大学材料科学与工程学院学科建设秘书兼系主任。2005年入选安徽省高等学校优秀中青年骨干教师；2009.10~2010.11，在美国Western Kentucky University从事访问学者研究。一直从事纳米磁性材料、高技术陶瓷、固体废弃物综合利用等方面研究，在纳米磁性金属、铁氧体材料制备、陶瓷耐磨材料、矿山和城市固体废弃物分离分选及资源化等方面具有扎实的理论基础和丰富的实践经验，并取得一定科研成果。主持参加了国家自然基金、安徽省自然科学基金、教育部留学回国人员科研启动基金、安徽省高校自然科学研究项目等10余项课题研究。在J Am. Ceram. Soc.、Mater. Res. Bull.、Mater. Sci. Eng. A、Ceram. Inter.、Chinese Physics、Chinese Physics letters, 无机材料学报等国内外期刊上发表了论文（第一作者）30余篇，其中SCI收录20余篇，申请国家发明专利10项，授权5项，编写教材1部。