埃洛石
halloysite
定义:化学式为Al4(Si4O10)(OH)8·4H2O,晶体属单斜晶系的层状硅酸盐矿物。
学科:材料科学技术_天然材料_矿物
相关名词:铝硅酸盐 沉淀法 溶胶-凝胶法 比表面积
【延伸阅读】
埃洛石是一种天然存在的具有纳米管状结构的矿物质,主要由高岭石组成,具有1∶1型的层状铝硅酸盐化学成分,内层为Al-OH原子团,外层为Si-OH和Si-O-Si原子团。这些管道内部空心,外部则是一层层的铝硅酸盐结构,既坚固又具有一定的弹性。在自然界中,埃洛石经历了长时间的地质作用,主要形成于富含硅酸盐的土壤或沉积物中,经过长期的水热活动和岩石风化作用,逐渐演化而成。其直径在0.1~0.4μm之间,长度通常小于0.5μm。
埃洛石的制备方法主要有天然提取法和合成法。天然提取法是从自然界的埃洛石矿床中提取,但矿床资源有限,无法满足大规模生产和应用的需求。
合成法主要有:
1.溶液沉淀法。通过模拟自然界中埃洛石的形成过程,将铝盐和硅酸盐溶解在水中,通过调节溶液的pH和温度,促使铝离子和硅酸根离子逐渐沉淀形成埃洛石的前体,这些前体会逐渐转变为具有典型管状结构的埃洛石。
2.溶胶-凝胶法。通过将铝醇盐和硅醇盐混合在有机溶剂中,形成均匀的溶胶。通过水解和缩合反应,溶胶逐渐转变为凝胶状物质。通过干燥和煅烧处理,得到高纯度的埃洛石产品。
3.微波辅助和超声波辅助合成法。利用特殊的物理场效应,能够在短时间内高效地合成埃洛石,且所得产品的质量和均一性都有显著提升。这些方法在一定程度上可以实现埃洛石的大规模制备,并且还可以通过调整合成条件来调控埃洛石的形貌、尺寸和结构。
埃洛石的性质非常独特,具有结构疏松多孔、吸附能力好、比表面积大、化学性质温度、生物活性稳定、毒性低、耐热性强、机械性能良好、低密度等特点,应用非常广泛。
1.在化妆品行业,埃洛石可以作为天然的添加剂,用于控油、吸湿和释放香气。
2.在农业领域,可以作为缓释肥料的载体,提高肥料的利用率。
3.在生物医学领域,埃洛石被广泛研究作为药物递送系统的一部分,它能够装载药物分子进入人体,实现靶向治疗和控制释放。而且,埃洛石良好的亲水性使其遇水快速团聚,可用于伤口的快速止血。
4.埃洛石还被用于催化反应,用作催化剂及催化剂载体。例如,在合成氨、氧化脱硫、加氢等反应中,埃洛石可以作为催化剂或催化剂载体,提高反应效率和选择性。
5.在环境保护领域,埃洛石可以用于去除水中的重金属离子、有机污染物等,还可以用于大气污染治理,如去除SO2等有害气体。
6.用于传感器制造。研究者利用埃洛石的高灵敏度和稳定性,开发出了检测气体泄漏的高性能传感器。
7.用于能源存储与转换。应用于锂离子电池、超级电容器等能源存储设备,以及燃料电池、电解水等能源转换领域。
(延伸阅读作者:吉林农业大学资源与环境学院 洪波教授)
责任编辑:张鹏辉