莫來石前驅(qū)體在機(jī)械活化過程中鍵重組的研究.pdf

1、本文研究了機(jī)械活化過程中前驅(qū)體的鍵重組和莫來石前驅(qū)體的組成、結(jié)構(gòu)對(duì)鍵重組的影響，以及機(jī)械活化對(duì)莫來石合成溫度的影響。以三水鋁石、勃姆石、氧化鋁、無定形氧化硅為原料，配制成不同組成的莫來石前驅(qū)體（三水鋁石-無定形氧化硅混合物、勃姆石-無定形氧化硅混合物、氧化鋁-無定形氧化硅混合物），之后分別對(duì)這三種混合物進(jìn)行不同時(shí)間的機(jī)械活化。XRD研究表明，機(jī)械活化造成混合原料向無定形態(tài)轉(zhuǎn)化，機(jī)械活化40h后，混合原料中的三水鋁石、勃姆石都完全變?yōu)闊o定

2、形態(tài)，而γ-Al2O3未完全變成無定形態(tài)。結(jié)果表明，機(jī)械活化對(duì)不同組成的莫來石前驅(qū)體的無定形化程度不同，含-OH的、比較軟的三水鋁石、勃姆石比氧化鋁更易發(fā)生晶格畸變。
　　 SEM、EDS研究表明，機(jī)械活化細(xì)化了混合原料，使鋁、硅組分在亞微米級(jí)別上混合均勻、相互嵌入。TG-DTA研究表明，機(jī)械活化降低了三水鋁石、勃姆石的分解溫度，其三水鋁石的開始明顯分解溫度從機(jī)械活化前的220℃逐漸降低至機(jī)械活化40h后的70℃，表明由于機(jī)械活

3、化使得三水鋁石中的結(jié)構(gòu)水轉(zhuǎn)變成吸附水，致使原料的脫水行為發(fā)生改變。
　　 FTIR和27Al、29SiNMR研究表明，機(jī)械活化前的三水鋁石-氧化硅混合物中有完好的Al-O-H鍵和Si-O-H鍵，并且只有6配位數(shù)的Al原子和未與Al原子連接的不同結(jié)構(gòu)的硅氧四面體，而機(jī)械活化40h的三水鋁石-氧化硅混合物中三水鋁石的部分O-H鍵和Al-O鍵以及無定形氧化硅的部分O-H鍵和Si-O鍵發(fā)生變形、斷裂，同時(shí)出現(xiàn)了4配位數(shù)(AlO4)、5配

4、位數(shù)、6配位數(shù)(AlO6)的Al原子和有“Al-O-Si”鍵的硅氧四面體結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)果證明，機(jī)械活化使莫來石前驅(qū)體的化學(xué)鍵發(fā)生了斷裂和重組。
　　 對(duì)經(jīng)過不同時(shí)間機(jī)械活化的這三種混合物進(jìn)行不同溫度的煅燒，運(yùn)用X射線衍射分析其物相組成。結(jié)果表明，機(jī)械活化三水鋁石-氧化硅混合物40h后，莫來石的開始生成溫度由機(jī)械活化前的1300℃降低到1200℃以下，完全生成溫度由機(jī)械活化前的1500℃降低至1200℃；機(jī)械活化勃姆石-氧化硅混

5、合物40h后，莫來石的開始生成溫度由活化前的1300℃降低至1100℃，完全生成溫度由活化前的1600℃以上降低至1300℃：機(jī)械活化氧化鋁-氧化硅混合物40h后，莫來石的開始生成溫度由活化前的1300℃降低到1200℃以下，完全生成溫度由機(jī)械活化前的1600℃降低至1300℃。即機(jī)械活化使原料的晶格發(fā)生畸變，結(jié)構(gòu)破壞，化學(xué)鍵重組，原料組分之間相互嵌入，固相反應(yīng)時(shí)組分之間的擴(kuò)散距離減小，從而降低了莫來石的開始生成溫度和完全生成溫度。