本發明涉及粘性礦物改性制備，尤其涉及一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石及其制備方法和應用。

背景技術：

1、蒙脫石(mmt)是一種常見的粘土礦物，廣泛分布在土壤和沉積物中，在自然界中含量豐富，是膨潤土的主要成分。具有2:1的構造，由鋁氧八面體和兩層硅氧四面體微小單元重復組成。作為一種天然納米材料，蒙脫石的基本片狀的尺寸為幾十到幾百納米寬，厚度為1-1.8納米。蒙脫石中相鄰結構單元之間的層間空間含有水合陽離子，如na+、k+或mg2+。此外，mmt是一種具有大量同構取代的粘土礦物。硅氧四面體片可被al3+或fe3+取代，而鋁氧八面體片則經常被mg2+取代。由于配位氧電荷未完全中和，蒙脫石層通常帶負電荷，從而允許鈉和鈣等陽離子在層間區域進行交換。因此，蒙脫石具有陽離子交換能力，被廣泛用作均相催化劑的載體。

2、二茂鐵不溶于水的性質使得其作為fenton反應的催化劑在水溶液中的分散性差從而造成其催化效率低。如何相對容易的形成二茂鐵鎓離子，并將其負載在蒙脫石上合成二茂鐵基蒙脫石(fc-mmt)，以更好的應用到吸附和降解材料領域，是迫切需要解決的問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的在于提出一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石及其制備方法和應用，以利用蒙脫石的“陽離子可交換”性質通過紫外光催化二茂鐵鎓離子的迅速生產，并與蒙脫石發生陽離子交換最終將二茂鐵鎓離子負載到了蒙脫石上合成二茂鐵基蒙脫石(摻雜二茂鐵改性蒙脫石)，便于更好的應用到吸附和降解材料領域。

2、基于上述目的，本發明提供了一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，包括如下步驟：

3、s1、將蒙脫石加入堿液中，經攪拌、冷卻后，分離出小于2μm的顆粒，之后經水洗、干燥、研磨、過篩后得到鈉基蒙脫石；

4、s2、將二茂鐵加入到純水中，在紫外光照條件下攪拌后，得到藍色的二茂鐵鎓離子溶液；

5、s3、將鈉基蒙脫石與二茂鐵鎓離子溶液混合后進行光催化反應，其中，鈉基蒙脫石質量濃度為0.5-2.5％；

6、s4、將s3得到的反應產物經離心、沉淀物水洗、干燥、研磨、過篩后得到摻雜二茂鐵改性蒙脫石粉末。

7、所述s1中堿液包括naoh溶液，naoh溶液的濃度為1m，蒙脫石與naoh溶液的質量體積比為1g:50ml。

8、所述s1中攪拌是在89-91℃條件下攪拌1.5-2.5h，干燥是在108-112℃條件下干燥11-13h，過篩是過200目尼龍篩。

9、所述s2中二茂鐵與純水的質量體積比為0.5g：200ml，純水的ph值調節為3。

10、所述s2中紫外光照條件下攪拌是在900rpm轉速下攪拌1h。

11、所用鈉基蒙脫石的交換容量為130.94mmol/100g。

12、所述s3中光催化反應是在多通道光催化反應裝置中進行的，攪拌器轉速為180rpm。

13、所述s4中所用的離心機轉速為180rpm。

14、所述s4中干燥的溫度為80℃。

15、可選的，二茂鐵的負載量為9.5-9.8％。優選的，二茂鐵的負載量為9.63％。

16、本發明還提供一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石，采用所述制備方法制得。

17、本發明還提供所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石在吸附和催化降解材料中的應用。

18、二茂鐵在ph＝3.00的酸性條件下容易形成二茂鐵鎓離子，在實驗過程中發現，二茂鐵置于ph＝3.00的酸性溶液中在紫外光的照射下會加速二茂鐵鎓離子的形成，根據vesta軟件計算發現蒙脫石的晶格間距大約為而二茂鐵的晶格間距只有因此將二茂鐵負載到蒙脫石上理論上是可行的。于是本發明利用蒙脫石的“陽離子可交換”性質通過紫外光催化二茂鐵鎓離子的迅速生產并與蒙脫石發生陽離子交換最終成功的將二茂鐵鎓離子負載到了蒙脫石上合成了二茂鐵基蒙脫石(fc-mmt)。

19、本發明的有益效果：本發明利用二茂鐵在酸性溶液中易被激發氧化為正一價的二茂鐵鎓離子，通過離子交換過程完成摻雜，大大提高了摻雜效率。fc改性后的蒙脫石比表面積都有了一定的增大，表明堿溶液的漂洗和二茂鐵的存在有利于提高二茂鐵的比表面積。堿溶液的強氧化性導致蒙脫石中有機物的損失，但fc改性后孔徑又有了一定的增大，有利于改善孔徑。本發明合成的二茂鐵基蒙脫石(摻雜二茂鐵改性蒙脫石)具有高效的協同吸附-降解能力。

技術特征：

1.一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s1中堿液包括naoh溶液，naoh溶液的濃度為1m，蒙脫石與naoh溶液的質量體積比為1g:50ml。

3.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s1中攪拌是在89-91℃條件下攪拌1.5-2.5h，干燥是在108-112℃條件下干燥11-13h，過篩是過200目尼龍篩。

4.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s2中二茂鐵與純水的質量體積比為0.5g：200ml，純水的ph值調節為3。

5.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s2中紫外光照條件下攪拌是在900rpm轉速下攪拌1h。

6.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所用鈉基蒙脫石的交換容量為130.94mmol/100g。

7.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s3中光催化反應是在多通道光催化反應裝置中進行的，攪拌器轉速為180rpm。

8.根據權利要求1所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石的制備方法，其特征在于，所述s4中干燥的溫度為80℃。

9.一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石，其特征在于，采用權利要求1-8任一項所述制備方法制得。

10.權利要求9所述摻雜二茂鐵改性蒙脫石在吸附和催化降解材料中的應用。

技術總結
本發明涉及粘性礦物改性制備技術領域，具體涉及一種摻雜二茂鐵改性蒙脫石及其制備方法和應用，該方法以蒙脫石為制備原料，先通過離子交換將鈣基蒙脫石改性為鈉基蒙脫石，然后在紫外光照的條件下先后加入二茂鐵和鈉基蒙脫石，保持光照經機械攪拌后靜置后離心去除上清液，沉淀物用去離子水沖洗后經干燥研磨過篩得到二茂鐵摻雜型的蒙脫石。摻雜的主要原理是利用二茂鐵在酸性溶液中易被激發氧化為正一價的二茂鐵鎓離子，通過離子交換過程完成摻雜，大大提高了摻雜效率。

技術研發人員：洪冉,代晨澄,李凱鑫,劉亞子,徐大勇
受保護的技術使用者：安徽工程大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28