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第1章 纳米科学与纳米技术1

1.1概述1

1.1.1人类对自然界的认识1

1.1.2纳米科技研究的尺度1

1.1.3介观领域中的纳米科技2

1.2新兴纳米科学3

1.2.1纳米科学与技术3

1.2.2纳米材料科学3

1.2.3纳米物质结构的构筑方法3

1.2.4纳米材料的特征4

1.3纳米科技与硅酸盐纳米矿物学6

1.4矿物纳米结构及其高分子基复合材料7

1.4.1电气石最小纳米结构及其性能7

1.4.2蛭石—高分子纳米复合材料制备及性能8

1.4.3偏高岭石—高分子纳米复合材料制备及性能8

第2章 硅酸盐矿物的晶体化学9

2.1硅酸盐矿物的化学组成9

2.1.1形成硅酸盐矿物的主要元素9

2.1.2硅酸盐矿物的阳离子配位9

2.1.3硅酸盐矿物的阴离子特征10

2.2硅酸盐矿物的晶体结构特征10

2.2.1硅氧骨干的特征10

2.2.2阳离子配位的特征11

2.3硅酸盐矿物晶体结构与晶体化学分类11

2.3.1岛状基型硅酸盐矿物11

2.3.2环状硅酸盐矿物12

2.3.3链状硅酸盐矿物14

2.3.4层状硅酸盐矿物17

2.3.5架状硅酸盐矿物22

第3章 电气石的晶体化学25

3.1电气石的矿物学25

3.1.1电气石的矿物学25

3.1.2电气石类矿物基本特征29

3.2纳米尺度下新疆阿勒泰电气石晶体化学研究33

3.2.1纳米尺度下电气石研究34

3.2.2纳米化电气石应用前景36

3.2.3电气石物理化学性质37

3.2.4电气石成因、产状及其地质学意义40

3.2.5电气石的应用40

3.2.6电气石纳米化研究41

第4章 电气石的性质及其应用42

4.1新疆阿勒泰电气石纳米化的制备42

4.1.1电气石粉体样品的制备流程42

4.1.2光学显微镜下薄片的制备43

4.2电气石的物相及薄片性质分析43

4.2.1粉晶X射线分析43

4.2.2显微镜下薄片分析44

4.2.3电子探针成分分析47

4.3电气石的成分及晶体化学式的确定48

4.3.1化学成分分析及晶体化学式的计算48

4.3.2电子探针成分分析与晶体化学式51

4.3.3晶体化学式的确定54

4.4电气石晶胞参数的精确测定54

4.4.1粉晶法衍射线的指标化54

4.4.2粉晶法精确测定晶胞参数的方法及原理56

4.4.3晶胞参数的计算58

4.5电气石主要的物理、化学性质59

4.5.1电气石的热学性质59

4.5.2电气石的导电性和电阻率60

4.5.3电气石的磁性61

4.5.4电气石的热电性63

4.5.5电气石的压电性65

4.6电气石的成因、产状及资源分布68

4.6.1电气石的成因、产状68

4.6.2电气石的资源分布69

4.6.3我国电气石资源管理现状及存在的问题71

第5章 纳米化电气石的基本特性72

5.1纳米结构特征72

5.1.1纳米结构的定义及种类72

5.1.2纳米微粒和纳米结构体系73

5.1.3纳米结构体系的特性和应用74

5.1.4非金属矿物纳米结构特性及应用74

5.2电气石纳米结构特征的分析80

5.2.1电气石晶体结构的纳米特征及意义80

5.2.2电气石纳米结构研究对象的确定81

5.2.3电气石微粒形态及其最小微粒的确定84

5.2.4电气石纳米结构特征的计算86

5.2.5电气石纳米结构特征的分析研究92

5.3电气石微粒最佳尺度的确定94

5.3.1电气石微粒内部结构单元数与性能的关系94

5.3.2电气石微粒表面结构单元比例与性能的关系95

5.3.3最佳微粒尺度的确定95

5.4实验结果与问题讨论96

第6章 纳米化电气石矿物材料制备97

6.1非金属矿物纳米化的现状97

6.1.1纳米微粒的制备方法97

6.1.2非金属矿物纳米化的现状99

6.1.3非金属矿物纳米化方法的发展趋势101

6.2电气石纳米化的方法研究103

6.2.1制备方法的确定103

6.2.2电气石纳米化的工艺研究105

6.2.3结果讨论114

6.3实验结果与问题讨论115

第7章 纳米化电气石材料特性与应用116

7.1电气石新的特殊性质116

7.1.1电气石的远红外辐射效应116

7.1.2电气石的释放负离子效应117

7.1.3电气石的吸附效应117

7.1.4电气石的生物电性118

7.1.5电气石所含矿物质和微量元素的特性118

7.2超细纳米化电气石的特性研究119

7.2.1不同粒径电气石粉体的远红外辐射研究119

7.2.2不同粒径电气石粉体的吸附效应研究124

7.3电气石自发极化效应的机理128

7.3.1自发极化的定义128

7.3.2自发极化效应与热电效应、压电效应的联系128

7.3.3电气石的自发极化效应128

7.4结果与讨论129

7.5纳米化电气石材料的应用129

7.5.1电气石的传统应用130

7.5.2电气石新特性的应用131

7.6超细纳米化电气石的应用展望138

7.6.1超细纳米化电气石表面效应的应用139

7.6.2超细纳米化电气石小尺寸效应的应用139

7.7实验结果与问题讨论140

第8章 黏土矿物及其纳米复合材料141

8.1黏土矿物的晶体结构141

8.1.1黏土矿物的分类和化学组成141

8.1.2主要黏土矿物的晶体构造142

8.2黏土矿物的性质及胶体化学148

8.2.1黏土矿物的电性148

8.2.2黏土的水化作用152

8.2.3黏土矿物的吸附特性153

8.2.4阳离子固定作用156

8.2.5黏土—有机物的相互作用156

8.2.6黏土胶体化学157

8.3纳米复合的溶胶—凝胶法166

8.3.1制备金属纳米颗粒166

8.3.2制备纳米稀土166

8.3.3制备高分子有机—无机纳米功能材料167

8.4插层反应法168

8.4.1插层方法的指标与标准169

8.4.2层间插入法的要点171

8.4.3层间插入型纳米复合材料制法的改进171

8.4.4插层交换制备处理黏土172

8.5插层复合方法173

8.5.1层状化合物的插层复合方法173

8.5.2插层复合纳米前驱体负载催化剂的制备与应用175

8.5.3插层复合纳米前驱体负载聚烯烃催化剂178

第9章 偏高岭石—聚合物复合材料的研制181

9.1偏高岭石及其偏高岭石—聚合物复合材料181

9.1.1聚合物纳米复合材料的优点181

9.1.2偏高岭石181

9.1.3偏高岭石—聚合物复合材料182

9.2聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料184

9.2.1聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的特点184

9.2.2层状硅酸盐的结构特征185

9.2.3插层剂的选择186

9.2.4聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料制备方法186

9.2.5聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的分类187

9.2.6插层复合的理论研究187

9.2.7聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的表征方法189

9.2.8聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的研究现状191

9.2.9聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的应用194

9.2.10聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的发展及问题196

9.3偏高岭石插层复合材料的制备、表征及机理研究197

9.3.1偏高岭石插层复合材料的制备198

9.3.2现代测试分析与表征199

第10章 偏高岭石—聚丙烯酰胺复合材料的制备、表征及机理分析206

10.1前言206

10.2偏高岭石—聚丙烯酰胺复合材料制备与表征206

10.2.1化学试剂和原料206

10.2.2偏高岭石—聚丙烯酰胺复合材料的制备206

10.2.3聚合物—层状硅酸盐纳米复合材料的表征方法207

10.2.4偏高岭石—聚丙烯酰胺复合材料的XRD分析207

10.2.5偏高岭石—聚丙烯酰胺复合材料的振动光谱分析208

10.3实验结果与问题讨论216

第11章 偏高岭石—聚乙二醇复合材料的制备、表征及机理分析218

11.1前言218

11.2偏高岭石—聚乙二醇复合材料制备与表征218

11.2.1高岭石—聚乙二醇复合材料制备218

11.2.2现代测试分析与表征219

11.3偏高岭石—聚乙二醇复合材料合成机理分析223

11.4实验结果与问题讨论224

第12章 偏高岭石基无机—有机聚合物复合材料的制备、表征及机理分析226

12.1前言226

12.2偏高岭石基无机—有机聚合物复合材料的制备226

12.2.1化学试剂与原料226

12.2.2复合材料的制备227

12.2.3复合材料的测试与表征227

12.2.4复合材料的性能测试230

12.2.5复合材料的机理分析232

12.3实验结果与问题讨论232

第13章 蛭石及其纳米复合材料234

13.1层状硅酸盐—蛭石矿物学234

13.1.1 蛭石成因与矿物组合234

13.1.2蛭石的工艺及用途235

13.1.3蛭石开发利用235

13.2蛭石的有机插层研究236

13.2.1制备有机插层蛭石的不同工艺237

13.2.2实验结果与测试分析238

13.3制备有机插层蛭石的不同插层剂241

13.3.1有机插层蛭石试验241

13.3.2实验结果与测试分析242

13.3.3结果与讨论244

13.4有机插层蛭石层间的结构244

13.4.1实验部分244

13.4.2实验结果与测试分析245

13.4.3实验结果与问题讨论247

13.5蛭石的有机插层研究结果与讨论247

第14章 有机插层蛭石在天然橡胶和尼龙中的应用248

14.1有机插层蛭石在天然橡胶中的应用248

14.1.1实验原料与实验设备248

14.1.2实验结果与问题讨论249

14.1.3结论253

14.2有机插层蛭石在尼龙中的应用253

14.2.1实验原料与实验设备254

14.2.2性能测试与表征255

14.2.3实验结果与问题讨论255

14.3结论260

参考文献262