黑滑石煅烧产物的酸活化及晶格重建

摘要

海洋生物污染给海洋经济发展带来了严重的阻碍，防污治理研究迫在眉睫。目前，主要的防污措施是在涉海设备中添加防污涂料。微生物是引起生物污染的关键因素，因此可以通过抑制微生物生长来控制污染扩散。其中以硅酸盐为载体的金属抗菌材料是一种有效的防污剂。
　　本文以层状硅酸盐矿物—黑滑石煅烧产物为研究对象，首先了解了这种矿物的晶体结构特征、物理化学性质、增白方式及应用价值等。选用江西广丰黑滑石煅烧产物，在2mol/L HCl，固液比1∶10，80℃水浴下对其进行了酸活化处理。详细分析了酸溶过程中黑滑石煅烧产物晶体结构、物相组成和形貌的变化，以及浸出液中金属阳离子浓度随酸溶时间的变化趋势。在此基础上，选择酸化16h的产物，分别在ZnSO4、CuSO4、AgNO3溶液中处理。研究晶格重建过程中矿物晶体结构的变化以及不同金属离子对晶格重建的影响。并探究了Zn晶格重建产物的抗菌性能。
　　研究结果表明，酸活化处理后，黑滑石煅烧产物中顽火辉石和硅灰石的结构遭到破坏，结晶度逐渐降低。在酸溶过程中，顽火辉石八面体结构中的Mg2+大量溶出。样品表面微观形貌受到溶蚀，溶蚀深度随酸溶时间的增加而增大。在盐溶液中处理，顽火辉石和硅灰石衍射峰重新升高，半高宽等晶格参数逐渐恢复。说明当黑滑石煅烧产物结构被部分破坏后，即部分八面体阳离子被H+替代，硅氧四面体还未遭到破坏。该状态下，金属阳离子可以进入八面体阳离子空缺位，实现黑滑石煅烧产物晶格的重建。不同的金属阳离子对黑滑石煅烧产物重建的效果不同。相对于原矿，Zn品格重建后的产物对金色葡萄球菌和大肠杆菌均具有更好的抗菌性能。本文提供了一种潜在的制备黑滑石功能材料的方法，可以极大地拓宽黑滑石的在海洋防污上的潜在用途。

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摘要

插图和附表清单

缩写表

1．绪论

1．1 滑石简介

1．1．1 滑石的结构与分布

1．1．2 滑石的性质与应用

1．2 黑滑石概述

1．2．1 黑滑石增白意义

1．2．2 黑滑石煅烧增白试验

1．2．3 黑滑石煅烧产物的研究现状

1．3 矿物酸活化

1．3．1 酸活化机理

1．3．2 酸活化过程

1．3．3 影响酸活化的因素

1．4 晶格置换

1．4．1 阳离子交换能力

1．4．2 晶格重建

1．5 海洋防污

1．5．1 海洋污损生物与生物污损

1．5．2 防污措施

1．6 本课题的研究目的与内容

1．7 论文结构

2．实验部分

2．1 药品与试剂

2．2 实验设备

2．3 实验步骤

2．3．1 黑滑石煅烧产物酸活化

2．3．2 酸活化产物Zn2+晶格重建

2．3．3 酸活化产物Cu2+晶格重建

2．3．5 晶格重建产物的抗菌性

2．4 表征手段

2．4．3 SEM和EDS分析

2．4．4 紫外分光光度计

3 黑滑石煅烧产物酸活化及晶格重建产物结构特征分析

3．1 引言

3．2 酸活化产物XRD结果与阳离子溶出浓度分析

3．3 酸活化产物的SEM和EDS分析

3．4 Zn2+晶格重建产物XRD与SEM分析

3．5 Cu2+、Ag+晶格重建结果分析

3．6 本章小结

4 晶格重建产物抗菌性能研究及应用

4．1 前言

4．2 抗菌结果

4．3 本章小结

5 总结与展望

5．1 课题结论

5．2 不足之处

5．3 展望—海洋生物污染防污材料的应用

参考文献

作者简历