58、蒙脱石及相关硅酸盐的结构与电学性质研究

蒙脱石及相关硅酸盐的结构与电学性质研究

1. 引言

蒙脱石及相关硅酸盐在众多领域有着广泛应用，其结构和性质的研究对于理解其性能和拓展应用至关重要。本文将详细探讨蒙脱石及相关硅酸盐（如皂石、累托石、蛭石、水铝英石等）的结构特征、离子分布以及电学性质。

2. 蒙脱石及相关硅酸盐的结构研究

2.1 Cs离子在蒙脱石中的运动与配位

在不同湿度和温度条件下，Cs离子在蒙脱石中的运动和配位情况有所不同。在100%相对湿度（RH）时，存在Stern和Gouy层；在室温相对湿度（约25%）和100°C干燥后，相邻T - O - T层的基底O原子配位位置的Cs离子会发生运动平均化，这些位置可能具有9和12两种不同的配位数。450°C完全脱水后，运动平均化消失，仅出现两个峰，分别对应高配位数（可能为12）和低配位数（可能为9）的Cs离子位置。对于浆体样品，随着Al³⁺取代Si⁴⁺、总层电荷和四面体旋转的增加，Cs离子的去屏蔽现象与²⁹Si和²⁷Al的趋势相似。对于450°C干燥的样品，宽去屏蔽峰的¹³³Cs屏蔽降低与[4]Al/([4]Al + Si)比率、四面体旋转角α和总层电荷的增加相关，其中与[4]Al/([4]Al + Si)的相关性最佳。

2.2 Lu饱和蒙脱石的水热改性研究

通过¹H、⁷Li、²⁷Al、²⁹Si单脉冲（SP）MAS NMR和二维¹H - ²⁷Al交叉极化MAS NMR实验对400°C水热改性的Lu饱和蒙脱石进行分析。以Lu - 锂皂石为例，初始水合样品的¹H MAS NMR谱在4.6和0.4 ppm处有两个峰，分别对应结构中的H₂O和OH环境。脱水导致4.6 ppm处的水峰消失，羟基峰向低场稍有位移并