高岭石/APTES插层复合物的表征及其脱嵌反应动力学
Characterization and Deintercalation Kinetics of Kaolinite/γ-Aminopropyltriethoxysilane Intercalation Complex
作者单位E-mail
刘钦甫 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083 lqf@cumtb.edu.cn 
纪阳 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083  
杜妍娜 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083  
李晓光 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083  
梁鹏 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083  
摘要: 以高岭石/甲醇(K/M)复合物为前驱体, 利用置换法制备出了高岭石/γ-氨丙基三乙氧基硅烷插层复合物(K/APTES),并应用 XRD、FTIR、TEM、TG-DSC分析等表征手段对复合物进行了分析。结果表明:APTES分子的氨基与前驱体K/M的四面体硅氧烷基、嫁接在铝氧八面体表面上的甲氧基均发生键合作用形成氢键, APTES分子为两层倾斜排列于高岭石层间, 倾角大小与温度有关。插层剂APTES破坏了高岭石层间的氢键, 加剧了高岭石自身结构中硅氧四面体片层与铝氧八面体片层之间存在的错位, 使得K/APTES插层复合物的部分片层卷曲变形。还针对复合物的插层剂APTES的脱嵌反应,采用Satava积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法相结合的动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能E=197.8 kJ·mol-1,指前因子的对数lg(A/s-1)=14.60, 最概然机理函数为:f(α)=[-ln(1-α)]-1, G(α)=α+(1-α)ln(1-α)。
关键词: 高岭石  γ-氨丙基三乙氧基硅烷  插层  动力学
基金项目: 国家自然科学基金重点项目(No.51034006)资助。
Abstract: The kaolinite/γ-aminopropyltriethoxysilane (K/APTES) was prepared with a direct displacement intercalation method by using kaolinite/methanol intercalation complex as an intermediate.The samples were characterized by using X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and TEM analysis.Analysis suggested that the amidogen of APTES forms hydrogen bonds with tetrahedron siloxane and interlayer methoxy group of the kaolinite/methanol intercalation complex. The APTES molecules are arranged in double layer aslant between the kaolinite layers, and the inclination angle is related to the temperature. Because of hydrogen bonds are broken by APTES, the K/APTES intercalation compound appears clear scroll and exfoliation. The kinetic triplet of APTES' deintercalation from K/APTES intercalation complex was calculated by Satava integral method and Achar-Brindley-Sharp-Wendworth differential method. The activation energy E is 197.8 kJ·mol-1, the logarithm of pre-exponential factor lg(A/s-1) is 14.60. The mechanism function is G(α)=α+(1-α)ln(1-α) and f(α)=[-ln(1-α)]-1.
Keywords: kaolinite  γ-aminopropyltriethoxysilane  intercalation  kinetic
投稿时间:2014-09-18 修订日期:2014-12-13
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刘钦甫,纪阳,杜妍娜,李晓光,梁鹏.高岭石/APTES插层复合物的表征及其脱嵌反应动力学[J].无机化学学报,2015,31(3):501-508.
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