57、蒙脱石及相关硅酸盐的研究进展

蒙脱石及相关硅酸盐的研究进展

在材料科学领域，蒙脱石及相关硅酸盐的研究一直是热点。这些材料在吸附、催化、环境修复等方面具有广泛的应用前景。本文将深入探讨蒙脱石及相关硅酸盐的结构、性质以及其在不同领域的应用。

1. 铜离子吸附与电子自旋共振（ESR）研究

铜离子在蒙脱石及相关硅酸盐表面的吸附是一个复杂的过程。研究发现，铜离子的吸附存在两个位点，其分布取决于SiO₂/Al₂O₃比、pH值和吸附质浓度。第二个位点可能是单个的SiOH或AlOH基团，与Cu²⁺的结合较弱，仅置换表面的一个质子。

当表面吸附的Cu²⁺暴露于NH₃时，会发生H₂O和/或OH⁻配体的交换，形成Cu²⁺ - 氨 - 表面复合物。暴露于NH₃后，表面结合物种的类型和分布会发生显著变化。例如，g|| = 2.266处的共振受温度影响较小，而g|| = 2.225处的共振对时间和温度都很敏感。随着脱水和NH₃的损失，g|| = 2.225处的信号减弱，同时g|| = 2.311处出现新的共振。

电子自旋共振（ESR）方法在研究蒙脱石及相关硅酸盐中具有重要应用。它可以用于监测粘土结构位点中的三价铁，检测结构取代位点附近以O⁻中心形式存储的电子能量及其二聚体O₂⁻。以蒙脱石制备的不同阳离子交换的Fe - Ca粘土为例，ESR谱和天然及γ诱导的热致发光（TL）曲线显示，与表面Fe相关的g = 2.0处的ESR线强度在可交换铁的标称浓度达到50%之前呈线性增加，超过50%后信号不再明显增加。这种饱和效应归因于表面Fe在临界相互作用距离处的相互作用。

ESR方法还可用于研究铁蒙脱石矿物的氧化 - 还原机制。使用连二亚硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐、肼、抗坏血酸、对苯二酚和草酸钠等还原剂进行研究