反应时间对於微波水热法合成锌膨润石影响之探讨.PDF

2011環教永續低碳城市建構暨資源與環境學術研討會 反應時間對於微波水熱法合成鋅膨潤石影響之探討 The effect of Reaction time for microwave hydrothermal synthesis of Zn-smectite 張鎮宇 1* 余炳盛2 1* 2 Chan-Yu Chang Bing-Sheng Yu 1.台北科技大學資源工程研究所 研究生 Graduate Student, Institute of Mineral Resources Engineering 2. 台北科技大學資源工程研究所 副教授 Associate Professor, Institute of Mineral Resources Engineering National Taipei University of Technology * Corresponding author: it_i55@.tw 摘 要 膨潤石具有優良的物理化學性質，包括吸水膨脹性、膠體流變性、催化活性、懸 浮性、陽離子交換性等。但天然膨潤石使用前需經繁雜之前處理，所得產物仍常存有 雜相，因此有水熱法合成膨潤石之研究。然而常規加熱前驅物，導致水熱合成時間長、 耗能大。本研究利用微波加熱合成膨潤石 ，以期提升反應速率提升，縮短合成時間、 減少耗能。 反應時間對於合成無機材料之性質、結晶性等特性多為正相關，例如烘箱水熱合 成膨潤石，產物之結晶性隨著時間增加而較佳，但於微波水熱環境中，增加時間反而 可能使結晶較差。前驅物採用 SiO -Al(OH)(CH COO) -Zn(CH COO) -NaCOOCH -H O 2 3 2 3 2 3 2 系統，調整前驅物之Zn/Al莫耳比，以時間 5 、10 、15 、20小時，於溫度190℃合成產物， 比較產物之XRD相對強度、比表面積、陽離子交換容量等性質，討論反應時間對於微 波水熱合成鋅膨潤石之影響。 相較於 20小時合成之產物，前驅物Zn/Al=0.43 、0.67 、1.00以時間15小時合成之產 物，具有較佳之結晶性與膨潤石純度，以及較高之陽離子交換容量，分別為70.05 、 2 87.57 、94.84 meq/100g ，其比表面積則分別為201.82 、163.91 、147.84 m /g 。 關鍵詞 : 微波水熱合成、鋅膨潤石、反應時間 423 2011環教永續低碳城市建構暨資源與環境學術研討會 壹、前 言 膨潤石於自然界中分布廣泛 [1] ，因其層狀結構與同構置換所使之具有特殊性質，如 高比表面積、離子交換性容量及水合等性質，因此廣泛應用於陶瓷、建材行業，也用於 石油鑽探，鑄造模具 [2,3,4] 。 近來奈米技術之發展，引發具有奈米層狀結構與奈米層間之黏土有進一步的應用 [5] [6] ，例如經改質後之膨潤石於層間插層形成複合奈米材料 ，或是使奈米級之催化劑均 [7] 勻分散於膨潤石層間，增加反應面積提升催化效率 。雖然膨潤