摘 要

本研究通过对蒙脱石微观结构的调整来研究蒙脱石纳米片在水溶液尤其是酸性溶液中易于堆叠和团聚，从而降低其应用性能的问题。通过易于调控的单模板层层自组装技术以及水热合成法来制备蒙脱石纳米片空心微球以及MoS₂/蒙脱石空心微球。对成功制备出的复合材料以AFM、XPS、XRD等表征方法进行探究。

研究结果表明，制备的蒙脱石纳米片空心微球具有独特的分级介孔结构和蒙脱石以及壳聚糖的活性位点，在吸附、药物传递和催化剂载体等方面具有很大的应用潜力。合成的蒙脱石纳米片空心微球确实具有分级介孔结构，大大增加了有效表面积，促进了内外表面物质的交换。因此这种独特的结构使蒙脱石纳米片空心微球成为各种应用的理想选择，包括吸附、催化剂载体和药物传递。其内部含有高含量的氨基官能团的壳聚糖，可进一步提升蒙脱石纳米片空心微球的性能。而通过水热合成的MoS₂/蒙脱石空心微球复合材料具有中空结构，相比于MoS₂纳米片有更优秀的光催化性能和循环稳定性，在环境修复领域有广阔的应用前景。

本文的特色：通过对蒙脱石微观结构的调节，解决了蒙脱石纳米片在水溶液尤其是酸性溶液中易于堆叠和团聚的问题。通过AFM、XRD、SEM-EDS表征，发现制备出的蒙脱石微球具有优异的理化性能。

关键词：蒙脱石；改性；催化载体；

Abstract

In this study, through the adjustment of the microstructure of montmorillonite, montmorillonite nanosheets are easy to stack and agglomerate in aqueous solutions, especially acidic solutions, thereby reducing the application performance. Montmorillonite nanosheet hollow microspheres and MoS₂/montmorillonite hollow microspheres are prepared by a single template layer-by-layer self-assembly technique that is easy to control and a hydrothermal synthesis method. Explore the successfully prepared composite materials with AFM, XPS, XRD and other characterization methods.

The results show that the prepared montmorillonite nanosheet hollow microspheres have a unique hierarchical mesoporous structure and active sites of montmorillonite and chitosan, and have great application potential in adsorption, drug delivery and catalyst support. The synthesized montmorillonite nanosheet hollow microspheres do have a hierarchical mesoporous structure, which greatly increases the effective surface area and promotes the exchange of internal and external surface substances. Therefore, this unique structure makes montmorillonite nanosheet hollow microspheres an ideal choice for various applications, including adsorption, catalyst carrier and drug delivery. The chitosan with high content of amino functional groups inside can further improve the performance of montmorillonite nanosheet hollow microspheres. The MoS₂/montmorillonite hollow microsphere composite material synthesized by hydrothermal method has a hollow structure. Compared with MoS₂ nanosheets, it has better photocatalytic performance and cycle stability, and has broad application prospects in the field of environmental remediation.

Features of this article: Through the adjustment of the microstructure of montmorillonite, the problem of easy stacking and agglomeration of montmorillonite nanosheets in aqueous solution, especially acid solution is solved. Through AFM, XRD, SEM-EDS characterization, it was found that the prepared montmorillonite microspheres have excellent physical and chemical properties.

Key Words：Montmorillonite; Modified; Catalytic carrier;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 国内外蒙脱石资源现状 1

1.2 蒙脱石的晶体结构和特性 1

1.2蒙脱石材料的研究现状 2

1.2.1 蒙脱石的应用现状 2

1.2.2 蒙脱石功能化改性研究 3

1.4研究目的和内容 3

1.4.1 研究目的 3

1.4.2 研究内容 4

第2章 试验原料、药剂与设备及研究方法 5

2.1试验原料 5

2.2试验药剂与设备 5

2.2.1 试验药剂 5

2.2.2 试验设备 5

2.3研究方法 6

2.3.1 蒙脱石纳米片制备 6

2.3.2 蒙脱石纳米片空心微球制备 6

2.3.3 二硫化钼/蒙脱石纳米片空心微球制备 7

2.4表征测试方法 7

2.4.1 原子力显微镜 7

2.4.2 X-射线光电子能谱 7

2.4.3 X-射线衍射图谱 8

2.4.4 扫描电子显微镜-X射线能谱 8

2.4.5 透射电子显微镜 8

2.4.6 拉曼光谱 8

2.4.7 比表面积测试 8

2.4.8 紫外-可见漫反射光谱 8

第3章 蒙脱石纳米片空心微球的制备与表征 10

3.1 蒙脱石纳米片空心微球制备 10

3.2 合成机理 11

3.3 空心微球的表征 11

3.4小结 16

第4章 MoS₂/蒙脱石空心微球的合成 17

4.1 MoS₂/蒙脱石空心微球的制备 17

4.2 MoS₂/蒙脱石空心微球复合材料的表征 18

4.2.1 MoS₂、MoS₂/蒙脱石空心微球的物相和化学成分表征 18

4.2.2 光学性质的表征 23

4.3 小结 24

第5章 结论 25

参考文献 26

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 国内外蒙脱石资源现状

蒙脱石具有诸多卓越的性能，其在国民经济各个领域发挥着非常重要的作用。蒙脱石主要是从膨润土矿中提取而得，最先在法国蒙托城发现而命名^[1]。世界上蒙脱石资源分布并不均衡，主要分布在环太平洋、印度洋和地中海-黑海一带。国外已探明的蒙脱石资源主要分布在美国的怀俄明州、前苏联、意大利、希腊等地。我国蒙脱石资源较为充足，占世界总量的60%，国内已探明资源储量为27.93亿吨^[2-5]，总资源量超过80亿吨。国内已探明的膨润土矿主要分布在新疆、广西、河北、内蒙古、浙江等省份。

1.2 蒙脱石的晶体结构和特性