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我司参与“高性能凹凸棒石/二氧化钛复合材料的制备、功能化与应 用技术”项目

作者: 来源: 日期:2019-05-23 16:04:54 人气:46

凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石,是一种以凹凸棒石为主要成分的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物,由于凹凸棒石独特的棒晶形貌和孔道结构,目前已在许多方面得到了应用。凹凸棒石黏土矿在江苏盱眙探明储量占世界总量的 48%,国内总量的 74%,目前已有 30 多家企业,形成了特色产业,但产品的附加值相对较低,产品售价低于 1500 元/吨。二氧化钛有锐钛矿、金红石和板钛矿等三种晶型,前两者为四方晶系,后者为斜方晶系,其中锐钛矿和金红石是最有用和研究的最多的两种晶型。通常,液相法首先制备出无定形结构的氧化钛前驱体,然后在 300~500℃下热处理使其转化成锐钛矿结构,最后须经 700℃以上的高温煅烧,相变后

才能得到金红石结构的纳米 TiO 2 。纳米二氧化钛由于粒径小、比表面面积大和表面能高,极易团聚成较大粒子而影响其优异纳米性能。本项目以凹凸棒石黏土资源高质量利用为目标,将不同晶型和不同形貌二氧化钛纳米粒子均匀且牢固负载在凹凸棒石单晶表面,形成凹凸棒石/二氧化钛纳米复合材料。在此关键技术的基础上,对复合材料进一步进行功能化调控修饰,最终形成了凹凸棒石基钛系光催化剂、Cu 2 O/TiO 2 /凹凸棒石吸附脱硫剂、ZnO/TiO 2 /凹凸棒石全波段紫外线屏蔽材料和聚苯胺/TiO 2 /凹凸棒石导电材料等系列产品,并成功实现了产业化。其主要技术内容包括:

1、利用凹凸棒石表面的负电性来诱导钛盐水解,在凹凸棒石核体表面原位生长高活性锐钛矿型纳米 TiO 2 。纳米 TiO 2 在太阳光照驱动下能有效促进醇还原 Cu 2+ ,使得纳米 Cu 2 O能高分散地沉积在纳米 TiO 2 /凹凸棒石复合载体表面。Cu 2 O/TiO 2 /凹凸棒石复合材料兼具凹凸棒石的物理吸附和 Cu 2 O 的化学吸附双重功能,对油品中的噻吩类硫化合物起到协同吸附的作用。

2、采用低温晶化法,利用凹凸棒石棒晶表面的硅羟基和残键诱导带正电荷钛离子的水解,实现了凹凸棒石与水解产物金红石型纳米 TiO 2 的自组装。揭示了金红石型纳米 TiO 2 的形成机制,制得了一种具有优异的分散性和补强性能的金红石型纳米 TiO 2 /凹凸棒石紫外线阻隔材料。在此研究基础上,通过复合纳米 ZnO 粒子拓宽了复合材料的紫外线屏蔽范围,获得了一种具有全波段紫外(UVA 和 UVB)屏蔽性能的ZnO/TiO 2 /凹凸棒石紫外线阻隔材料,产品已成功用于涂料和化妆品等行业。

3、利用凹凸棒石棒晶表面的纳米 TiO 2 核体作为螯合剂,将硫酸螯合于纳米 TiO 2 表面形成固体酸掺杂剂。以纳米 TiO 2 /凹凸棒石为核,通过原位氧化聚合法,在核体表面构筑聚苯胺导电层,赋予凹凸棒石导电功能。解决了传统工艺因产品洗涤时造成大量掺杂酸的脱杂和酸性废水等问题,材料已成功应用于导电和抗静电涂料中,具有用量少、导电性好、抗氧化性强等优点。

4、本项目充分利用凹凸棒石吸附性、胶体性和抗盐性等独特的性能,以凹凸棒石单晶为载体,在其表面同时负载高活性混晶型纳米 TiO 2 和磁性 Fe 3 O 4 ,然后在 TiO 2 表面原位组装聚苯胺,开发一种可回收、低成本、高催化活性的凹凸棒石基光催化材料,成功用于含盐有机废水处理。

项目形成了具有自主知识产权的关键核心技术,获授权发明专利````件。发表论文···篇。项目成果在 8 家企业实施推广应用,成果自实施推广以来,经济和社会效益显著,产品受到国内外知名客户的高度认可。累计实现新增利润 3.2 亿元,新增税收 1.5 亿元,节支3400万元。

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