自然界中有许多具有层状结构的无机矿物,如高岭土、石墨、云母、金属氧化物和层状硅酸盐等。

高岭土
高岭土插层纳米材料具有更好的可塑性、白度、分散性和吸附性,并能赋予材料光、电、磁性能,从而扩大了高岭土的应用范围。
高岭土的插层机理是利用一些化学添加剂进入高岭土层间破坏或削弱高岭土的层间力,并结合化学添加剂的作用,对插层化合物进行加热、超声波处理、水洗或微波洗涤,使高岭土的层间力得到一定程度的破坏或削弱。最后依次经过研磨、洗涤、干燥,得到纳米粒径的纳米高岭土。

“石墨”
石墨是典型的二维层状无机高分子材料,其层间仅通过范德华力结合。碳层间的结合力较弱,间距较大,导致多种化学物质(原子、分子、离子、离子群)可以插入层间空间隙,形成石墨层间化合物。


水滑石
水滑石是一种阴离子层状材料,其衍生物类水滑石和柱撑水滑石统称为层状二羟基复合金属氧化物。

蛭石
蛭石是一种非金属矿物,广泛应用于工农业等领域。其结构中含有可膨胀的层间域,具有良好的阳离子交换性、膨胀性和吸附性。已成为制备轻质建材、催化剂、载体、纳米复合材料、环保材料等材料的重要原料。

蛭石的无机柱撑改性:多羟基铝/铁柱撑蛭石是常见报道的无机柱撑蛭石,其中铝柱撑蛭石是典型代表,铝柱撑蒙脱石是研究最多的无机插层柱撑层状硅酸盐材料。无机柱撑蛭石由于比表面积大,具有良好的吸附性能,主要应用于污染物吸附领域。
蛭石有机插层改性:利用蛭石层间域水分子与阳离子可交换的特性,有机阳离子通过阳离子交换进入层间域,形成有机插层蛭石/有机蛭石。
根据插层有机阳离子的种类不同,蛭石的有机插层可分为胺盐改性和有机大分子改性两大类,胺盐改性又可分为季铵盐改性和其他胺类化合物改性。
绢云母
绢云母是一种重要的工业矿物原料。绢云母有机插层改性产品和绢云母纳米单元的制备,既能充分发挥绢云母的优良性能,又能增加新的功能,是提高绢云母价值、实现高档应用的重要手段,是绢云母最有前途的发展方向。
结果表明,插层改性后的绢云母由亲水变为疏水,颗粒表面接触角增大,表面能降低。有机改性绢云母可以机械剥离和超声波剥离,可以制备绢云母纳米单元。
“蒙脱石”
蒙脱石是非金属粘土矿物中的重要矿物品种,其有机插层改性是其深加工和高附加值利用的重要途径之一。改性蒙脱土在有机相中具有良好的分散性、凝胶性、吸附性和纳米效应。
以及凝胶触变性有机插层蒙脱土,主要用于涂料、油墨、油脂、溶剂型钻井泥浆、环保和日用清洁用品等领域。主要利用有机插层蒙脱土的凝胶性和触变性,即粘性。
纳米分散有机插层蒙脱土主要用于制备蒙脱土/聚合物纳米复合材料。
其中,非反应性有机插层蒙脱土因其制造成本低、应用方便,是目前蒙脱土纳米复合材料的主要应用品种。它具有用量低、复合材料热力学性能明显改善、产品轻、阻隔性和阻燃性好等特点。可用作阻隔包装材料,加工成各种阻燃器件。
聚合前加入反应性有机插层蒙脱土,聚合过程一般在无氧条件下操作,不仅使蒙脱土分散更均匀,晶层解离更完全,性能更稳定,而且具有良好的外观和色泽。
吸附型有机插层蒙脱石主要用于环保材料和特殊医药原料。原理是利用有机插层剂适当扩大层间距,作为环境吸附处理材料时,有利于快速吸附苯或其他有机或无机物质。药材除了对大分子有机物的有效吸附外,对矿物原料的重金属含量也有严格要求,必须符合药用标准。
“斯通牧师”
累托石是一种规则的夹层材料,天然累托石层间间距相对较小。寻找合适的试剂和技术使累托石的层间膨胀到足够大的程度,开发累托石在材料中的应用是目前的研究热点。
在环保废水处理的应用中,插层改性可以扩大累托石的层间距,提高其比表面积和活性孔道孔径,为累托石在废水处理、汽车尾气处理、三效催化剂载体、臭氧抑制载体等方面的应用提供了可能。