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·542· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

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料 。众所周知，层状功能材料是由独特功能 2D 纳 可控的 。这些研究结果使层状功能材料应用范围
米片组成，且具有优异物理与化学特性，从最早的 迅速扩大。因此，2D 层状材料最容易通过调控和加
二维氧化物和黏土，到氮化硼(BN)、二硫化钼(MoS 2 ) 工处理合成新功能材料。层状功能材料成为科学界
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等，再到石墨烯 ，以及最近的硅烯（硅树脂）、黑 最活跃的研究领域之一，二维纳米功能材料已成为
鳞等具有各向异性的新层状材料的出现，都表明可 多样化的研究和应用体系，2D 层状材料分类与化学
以用其构建具有导向性的新功能材料，且其性能是 组成如图 1 所示 [2,6] 。

图 1 2D 层状材料化学组成（a）与分类（b）图 [2,6]
Fig. 1 2D layered material compositions (a); classification of 2D materials (b) [2,6]

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蛭石是典型的二维层状结构材料，单层厚度约 多吨，是世界罕见的超大矿床 。蛭石是由两层硅
为 1 nm，也是自然界中最具代表性的一类层状黏土 氧四面体和一层铝氧八面体构成的具有限域结构的
化合物，具有天然、无毒、高膨胀率和层板带负电 天然层状矿物材料。由于其硅氧四面体的四价硅被
等主要特征。蛭石结构中含有可膨胀的层间域（可 三价铝代替，所以其层板带负电，为了消除带电性，
膨胀 10~30 倍），具有良好的阳离子交换性、膨胀性、 层间是含有金属阳离子的含水水层，水的存在也是
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吸附性等特性 ，已成为制备轻质建材、催化剂载 蛭石膨胀的关键因素 [10] ，蛭石结构如图 3 所示。由
体、吸附剂、军工、航空航天、纳米复合材料、环 于蛭石层板带负电荷，层间有镁、钙和钾等金属阳
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境保护等材料的重要原料，在国民经济中具有重要 离子，因此使其具有了阳离子交换性能 。
的意义，也是矿物学、复合材料等领域研究的热点
之一。本文首先介绍了蛭石的基本结构与性能，
文章主体以蛭石在吸附、催化、有机-无机复合材料、
储能、药物载体等应用方面展开，覆盖了蛭石基本
研究领域。

1 蛭石矿物结构、蛭石的剥离与纯化

蛭石〔(Mg, Fe, Al) 8 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 ·4H 2 O〕主
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要由硅、铝和镁等元素构成 ，是一种典型的层状
硅酸盐，受热会膨胀（形貌如图 2 所示），外形像水
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蛭，故称蛭石 。蛭石是中国资源丰富并具有潜在

优势的非金属矿产之一。中国蛭石储量约占世界总 图 2 原矿蛭石（a）和膨胀蛭石（b）数字照片, 原矿蛭
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储量的六分之一。其中，新疆蛭石矿储量占全国总 石（c）和膨胀蛭石（d）SEM 图
储量的 95%以上，据勘测，且干布拉克蛭石矿总地 Fig. 2 Digital photos of crude ore vermiculite (a) and
expanded vermiculite (b); SEM images of crude
质储量居世界第二（仅次于南非），远景储量为 1 亿 ore vermiculite (c) and expanded vermiculite (d)
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