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第 4 期 田维亮，等: 蛭石功能材料研究进展 ·545·

吸附与催化的双重功能，能够明显提高其催化性能
[54] 。蛭石表面原位生长法是近年来提出的新方法，
通过在蛭石多级结构的层间和侧边原位生长 KNbO 3
催化剂，直接构建了三维多级催化新材料，其对亚
甲蓝的可见光催化性能明显提高，此过程也具有吸

附和催化双重功能 [55] 。有较多文献使用蛭石为基底
图 5 蛭石（VMT）/碳纳米管复合材料制备机理图（a）、
制备催化剂，催化性能显著提高，却没有进一步研
蛭石数字照片（b）、蛭石/碳纳米管复合材料 SEM
图（c，d） [39] 究吸附效应的影响。因此，蛭石在催化领域的吸附
Fig. 5 Schematic diagram of the fabrication of sandwich- 协同催化性能的研究需要进一步加强。以上研究结
structured CNTs (a), digital photo of vermiculite 果表明，蛭石多级结构材料在催化剂构建方面展现
(VMT) (b) and SEM images of CNTs/VMT 出良好的应用前景。
composites (c, d) [39]
3 蛭石基催化载体材料 4 蛭石基有机-无机复合材料

鉴于天然蛭石矿物具有较好的机械和热稳定 单一的高分子聚合物在耐热性、强度、致密性、
性，其在催化和吸附中应用潜力巨大，再加上硅铝 阻燃等方面难以满足现实需要提出的各项要求 [56] 。
氧化物的存在使其具有酸碱活性位点，以及过渡金 另外，高聚物具有聚合速率低和成品结晶度小等劣
属存在（特别是铁）使其具有氧化还原特性。因此， 势，很难用传统方法进行加工处理，因此其应用受
多级层状结构的膨胀蛭石具有天然催化剂载体的特 到限制 [57] 。需要改进反应机理，最有效的方法是添
征。蛭石作为催化载体可以通过可控的物理和化学 加成核剂，其中添加无机物作为成核剂是方法之
方法调控这些材料的结构和形貌 [42] 。主要有负载法、 一 [58] 。在聚合物中添加黏土纳米颗粒能够显著改善
酸改性法、静电纺丝法和原位生长法等。 聚合物的耐热性、刚性、强度、韧性、耐冲击性、
蛭石本身就有催化剂的性能，可以直接用其作 阻隔和阻燃等性能，再加上成本低廉，黏土矿物来
为光解水制氢催化剂 [43] 。鉴于蛭石含有铁元素能够 源广泛等优点。因此，这些具有优异性能的聚合物
激活过氧化氢分子，催化降解水体中的有机分子， 纳米黏土复合材料有望满足工业和生活实际需要，
细颗粒碎蛭石也可直接用作 Fenton 反应非均相催化 并具有替代现有相关功能材料的潜力 [59] 。层状蛭石
[9]
剂，用于降解废水中不同染料 [44] 。利用负载铁的蛭 是一类典型的天然层状黏土 ，可以通过剥离制备
石也可以作为 Fenton 光催化剂 [45] 。膨胀蛭石可作为 小尺寸蛭石片、有机改性、无机盐改性等方法制备
镍基催化剂的有效载体，制备高分散的催化剂，用 无机体，可通过聚合、熔融、剥离吸附、层层组装
和模板合成等方法，将层状蛭石掺入单体或有机物
于一氧化碳催化制备甲烷（CO 转化率 96.6%，CH 4
的选择性可到 93.8%） [46] ；其也可用作二氧化碳催 中，制备有机-无机复合材料 [60] 。
化制备半水煤气，研究发现蛭石基底有利于降低积 在黏土基有机物复合材料方面，经过近三十余
炭 [47] 。利用蛭石黏土制备具有多级结构的前驱体， 年的发展，科研工作者开展了大量卓有成效的工
再负载过渡金属氧化物 [48] 和 CeO 2 [49] 等稀土氧化物 作 [61-62] 。蛭石表面含有大量羟基，直接与有机聚合
制备复合催化剂，对氮的氧化物进行催化降解，其 物作用，先通过剥离方法制备不同粒径蛭石片，再
具有较高的活性、选择性和稳定性。通过负载法制 通过不同的聚合方法，制备蛭石有机-无机复合材
备硫化镉/蛭石催化剂，可以用于可见光催化产氢的 料。例如，与未添加蛭石的聚酰胺薄膜相比，聚酰
研究 [50] 。Ravichan dran [51] 等人通过酸化蛭石制备了 胺与蛭石反应合成的有机-无机复合功能材料的拉
含有路易斯酸和质子酸活性位的催化剂，应用于正 伸强度提高了近 5 倍，但脆性较差 [59] 。蛭石也可与
丁醇脱水制备 1-丁烯，研究了吸附与催化的双功能 聚乙烯反应直接合成有机-无机复合材料，通过改善
特性。通过 HNO 3 、HCl 和 H 2 SO 4 改性蛭石，提高 晶化温度，其拉伸强度和抗冲击性能明显提高 [57] 。
了 N 2 O 的吸附能力，使其催化降解为 N 2 和 O 2 的能 通过有机改性，可以制备有机改性蛭石，提高蛭石
力明显提高 [52] 。通过 HNO 3 改性蛭石，提高了 NO 与有机物的键合，从机理控制材料的合成过程。通
的吸附能力，使其催化降解为 N 2 和水的能力明显提 过十六烷基溴化铵 [63] 等改性制备有机改性蛭石，利
高 [53] 。以上 N 2 O 和 NO 降解过程中，蛭石也具有吸 用熔融共混法，合成了有机改性蛭石与聚乙烯的复
附催化的双功能特性。利用静电纺丝技术合成钛基 合功能材料，其热稳定性能明显提高 [64] 。也可以先
蛭石催化剂，借助蛭石优异的吸附能力，使其具有 通过无机物钠离子改性，再有机改性，制备双改性