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酸活化蒙脱石的~(27)AL、~(29)Si MAS NMR谱

何宏平  郭九皋  林鸿福  李丽云  
【摘要】:本文对用不同酸度处理的仇山钙基膨润土进行了化学分析、XRD、~(27)Al 和~(29)Si MAS NMR 研究。在酸处理过程中,随着处理酸度的增加,蒙脱石渐渐被溶解,其~(29)Si 信号(δ-92-7) 逐渐减弱,而另一中心位置位于δ-111的~(29)Si 信号明显增强,δ-111位置的 Q~4(OAl)峰的增强与体系中非晶态 SiO_2的析出有关,这一结果与 XRD 结果是一致的。与此同时,在δ-101.5 附近出现了一个明显的~(29)Si 信号。关于δ-101.5的~(29)Si 峰的归属,被认为是在含水非晶态 SiO_2 结构中存在着属于 Q~3类型的一种亚结构。根据~(29)Si—~1H 交叉极化魔角旋转核磁共振(CP MAS)的研究,随着所选接触时间(t)的减小,该峰强度增强,这说明存在于非品态 SiO_2 中的质子(如水)与δ-101.5所代表的 Si 结构单元的距离比较近,这种 Si 的结构单元可以用 Si(OSi)_3OH(Q~31OH)来描述。经过对仇山酸化土~(29)Si 谱的拟合,δ-101.5峰所占面积≤15%~(29)Si 谱总面积。结果表明,在蒙脱石的酸活化过程中形成了两种新的结构组元:(1)(SiO)_3SiOH 组元,其中 Si 的含量不超过整个体系中 Si 总量的15%;(2)Q~4(OAl)组元,当酸浓度>10%时, 这是酸化蒙脱石体系中的主要结构组元。在仇山膨润土的原土和酸化土中,均清晰地记录到了一个位于δ55.0的~(27)Al 信号,我们将其归属为蒙脱石八面体片中的 Al~(Ⅳ)信号。在酸处理过程中,当蒙脱石铝氧八面体片中的相邻的一对铝离子中的一个铝离子被溶掉时,有一对共用羟基被“带走”,因此该铝离子对中的另一个铝将由六配位(Al~(Ⅳ))转变成四配位(Al~(Ⅳ))。

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