中国粉体网讯 凹凸棒石(attapulgite)是一种天然的一维纳米级含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，具有纳米棒状晶体结构、纳米孔道和表面活性基团，作为重要的基础材料在农业、化工、环保、吸附分离和复合材料等领域得到了广泛应用。但是天然凹凸棒石含有大量杂质，吸附能力不高、吸附选择性差，因此需要进行改性以提高凹凸棒石的性能。
凹凸棒石的功能化改性
凹凸棒石功能化改性方法
热处理
凹凸棒石的许多纳米隧道平行于棒轴，可以通过热处理对凹凸棒石进行改性，通过不同温度的煅烧，可以选择性地去除结晶内隧道中不同类型的水分，从而改变孔洞结构和表面性质。
不同温度下凹凸棒石成分和结构变化
研究表明，热改性能够增大凹凸棒石的比表面积，增加活性中心和吸附点位，但温度过高，会导致内部烧结等现象发生，反而不利于吸附。因此，热改性处理存在温度临界点，该方法是凹凸棒石作为吸附剂、脱色剂、催化剂必要的处理手段。
酸化处理
凹凸棒石酸化的作用主要表现在两个方面：一方面是矿物聚集的解聚；另一方面是对阳离子的置换，起到疏通孔道和增加矿物比表面积的作用。
通过酸处理可以使凹凸棒土在水溶液中的结构电荷和表面电荷发生相应改变，从而改变凹凸棒土胶体的带电性和吸附活性，进而对凹凸棒土的物理化学性质产生影响，尤其是对凹凸棒土的阳离子交换容量和比表面积。
有机改性处理
凹凸棒土表面改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质或者改进粒子对聚合物的结合性能。有机改性可以改变凹凸棒石表面功能基团、新疏水性和孔道结构，常见的有表面活性剂包覆改性、接枝改性和碳复合改性。
表面活性剂改性还可以改变黏土吸附剂的亲水性，从而实现对水中有机污染物更好的去除；接枝改性可以在凹凸棒石表面引入不同类型、不同电荷的功能基团，实现对阴离子型和阳离子型染料的有效吸附；除了接枝或负载有机小分子进行有机改性外，凹凸棒石表面用碳进行改性，也是提高其吸附性能的有效方式。
碱化处理
对于碱处理有两种看法：一是认为碱处理可以使粘土的孔道发生变化，也可以使粘土的比表面积增大，但是对矿物的组分和结构的影响没有酸处理明显。二是认为碱处理可以改变矿物的晶相结构，从而发生物种转变。
相对于酸处理而言，对碱处理凹凸棒土的条件选择、影响因素及反应机理等的探讨都不够充分，有待进一步的实验研究。
物理改性方法
物理改性方法如研磨、球磨、超声、高速搅拌和辐照处理等，主要通过机械力作用使凹凸棒石棒晶束解离，提高棒晶的分散性和比表面积，同时使更多的表面活性基团释放出来；或者使棒晶折断，在表面形成新的硅羟基；或者通过高能射线改变棒晶聚集态或活化惰性的Si—O—Si基团等，这些作用有助于提高凹凸棒石的吸附性能。
相比之下，化学改性方法较物理方法改性效率更高，但物理方法更环境友好，所以近年来物理－化学相结合的方法成为研究热点。不管采用何种方法改性，其原理都是如何增加凹凸棒石比表面积、改善表面电荷或亲疏水性、增加表面活性基团或提高离子交换能力。
凹凸棒石的纳米功能应用
凹凸棒石的功能化改性经历了一个漫长而复杂的过程。但是，从这些系统的研究工作中也逐渐凝练出了共性规律和研究方向。近年来，利用凹凸棒石特有的棒晶结构和孔道结构，“精准、定向”地构筑新型纳米功能材料备受关注。凹凸棒石成为构筑形形色色功能材料的“新宠”,实现了黏土矿物材料的纳米功能化应用。
在能源材料领域，凹凸棒石可用于制备新型电极材料、电池隔膜和限域催化剂等方面，提升超级电容器、锂电池和催化剂的性能。
在环境材料领域，凹凸棒石可用于设计高选择性功能吸附材料。
在生物医药领域，凹凸棒石可用于制备新型靶向药物控释载体、组织工程支架和无机抗菌材料等方面。
在仿生材料领域，凹凸棒石可用于构建智能响应自清洁涂层和仿生高强度结构材料。
未来，随着基础和应用研究的深入，将不断推进凹凸棒石纳米功能应用进程，促进矿物功能材料应用领域向高端发展，产品附加值将不断提升，促进凹凸棒石从传统应用向智能材料应用方向发展，助推凹凸棒石产业链的升级和产业的可持续发展。
参考资料：
王文波等.凹凸棒石:从矿物材料到功能材料
董文凯等.凹凸棒石功能化及其吸附应用研究进展
赵坤等.凹凸棒石材料改性处理研究进展
李一京等.凹凸棒石改性方法及研究进展
（中国粉体网编辑整理/三昧）
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