顆粒在線訊：由于黏土礦物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人們對(duì)黏土礦物的晶體生長(zhǎng)機(jī)制、不同礦物間的演化規(guī)律以及礦物表面反應(yīng)性的結(jié)構(gòu)本質(zhì)等問(wèn)題缺乏認(rèn)識(shí)，從而制約了黏土礦物資源的高效利用。 

　　近年來(lái)，隨著優(yōu)質(zhì)黏土礦物資源的過(guò)度開發(fā)和快速消耗，自然界中儲(chǔ)量更大的混維黏土礦物高效開發(fā)和利用受到了高度關(guān)注。甘肅凹凸棒石黏土礦儲(chǔ)量超過(guò)10億噸，為內(nèi)陸咸水湖相沉積成因，黏土礦物主要成分是凹凸棒石，并含有伊利石、綠泥石、高嶺石和伊蒙混層礦物等，屬于典型的混維凹凸棒石黏土。凹凸棒石棒晶長(zhǎng)度通常在1 μm左右，直徑一般在15 nm以上，與火山噴發(fā)沉積成因形成的高長(zhǎng)徑比凹凸棒石有明顯區(qū)別（圖1）。同時(shí)，凹凸棒石八面體層中部分位置被Al3+和Fe3+等離子取代，因而礦物大多呈現(xiàn)磚紅色或土黃色，礦床更多呈現(xiàn)雜色相間分布，分層開采難度大。由于共存礦物成分相對(duì)復(fù)雜和“顏值低”，制約了混維凹凸棒石黏土礦物資源的高效和高值利用，迫切需要采用新途徑和新方法破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。 

　　混維凹凸棒石黏土中不同種類共存黏土礦物無(wú)法進(jìn)行高效分離，但可以在原子層面進(jìn)行重構(gòu)，通過(guò)多種礦物的同步轉(zhuǎn)變，形成新的礦物功能材料。近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所甘肅省黏土礦物應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員，在認(rèn)識(shí)黏土礦物微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用混維凹凸棒石黏土通過(guò)結(jié)構(gòu)重組構(gòu)筑了各種多孔硅酸鹽材料（Chem. Eng. J., 2020, 382, 122984；J. Clean. Prod., 2020, 256, 120383；Powder Technol., 2021, 390, 303- 314）；采用溶劑熱法（Appl. Clay Sci., 2018，159, 16-24）、水熱法（Powder Technol., 2019, 354 , 1-10；Chem. Eng. J., 2019, 378 , 122131）和梯度酸蝕法（Appl. Clay Sci.,2019, 183, 105301；2020, 198, 105848；2022, 228, 106594.），系統(tǒng)研究了混維凹凸棒石黏土結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，初步總結(jié)了致色金屬離子的賦存狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了磚紅色混維凹凸棒石黏土結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)白。與相關(guān)單位合作，設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)首條環(huán)保高效固相轉(zhuǎn)白生產(chǎn)線（圖2），近期已在合作企業(yè)實(shí)現(xiàn)批次生產(chǎn)，突破了制約工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸，為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)原料。

　　鑒于在凹凸棒石黏土結(jié)構(gòu)演化及其功能材料構(gòu)筑方面取得的系列工作進(jìn)展，團(tuán)隊(duì)科研人員近期受邀以From structure evolution of palygorskite to functional material: A review為題，在Microporous and Mesoporous Materials上發(fā)表了綜述性文章，總結(jié)了研究者在凹凸棒石黏土結(jié)構(gòu)演化構(gòu)筑各種功能材料的研究進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)了混維凹凸棒石黏土全礦物利用的重要性，以期為混維凹凸棒石黏土功能材料應(yīng)用提供有益參考。 

　　上述工作已獲得系列授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利，得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、甘肅省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、甘肅省“揭榜掛帥”項(xiàng)目和甘肅省國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。 

圖1.江蘇凹凸棒石黏土礦（a）和甘肅磚紅色（b）、土黃色（c）和雜色（d）混維凹凸棒石黏土礦數(shù)碼照片及其相應(yīng)SEM照片

圖2.混維凹凸棒石黏土及其草酸梯度溶蝕樣品的數(shù)碼照片（a）、XRD圖譜（b）和SEM圖（c）及其1萬(wàn)噸/年生產(chǎn)線

圖3.凹凸棒石黏土結(jié)構(gòu)演化構(gòu)筑功能材料