摘 要

高岭石是一种层状的硅酸盐矿物，它的储量很多所以成本很低，层间连接紧密所以杂质少，很稳定，其可塑性也较好，易于制备插层复合物，并且具有良好的电绝缘性质。结构上，它是由硅氧四面体层和铝氧八面体层以1比1叠加，形成层状结构。两个面之间，硅氧层的羟基与铝氧层的氧相连接，形成氢键；同时也具有分子间作用力和静电力，所以分子难于插进高岭石的层间空间。但是，由于两个面的分子的不对称分布，使得了它具有极性，所以一些机性较强有机小分子可以直接插入其中，撑大它的层间距离；另外，一些体积较大的不能直接插入的，可以取代极性小分子，间接插入其中。本文研究的是高岭土-N-甲基咪唑的制备及其介电性质。

关键词：高岭土 插层 介电 复合材料 N-甲基咪唑

Study on Preparation and Dielectric Properties of Kaolinite Intercalation Material

Abstract

Kaolinite is a layered silicate mineral, it has a lot of reserves, so the cost is very low, the layers are tightly connected, so there are few impurities, it is very stable, its plasticity is also good, it is easy to prepare the intercalation compound, and it has good Electrical insulation properties. Structurally, it is a layered structure formed by the superposition of a silicon tetrahedron layer and an aluminum-oxygen octahedron layer in a ratio of 1:1. Between the two surfaces, the hydroxyl group of the silicon oxide layer is connected with the oxygen of the aluminum oxygen layer to form a hydrogen bond; at the same time, there is an intermolecular force and an electrostatic force, so that the molecule is difficult to insert into the interlayer space of kaolinite. However, due to the asymmetric distribution of the molecules on the two sides, it makes it polar, so some organic small organic molecules can be directly inserted into it to prop up its interlayer distance; in addition, some larger ones cannot Inserted directly, it can replace polar molecules and indirectly insert them. This article studies the preparation and dielectric properties of kaolin-N-methylimidazole.

Key Words: kaolinite; intercalation; dielectric; composites; N-methylimidazole

目 录

摘要………………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………II

第一章 课题背景……………………………………………………………………………1

1.1 高岭土……………………………………………………………………………1

1.2 介电………………………………………………………………………………2

1.3 发展历程…………………………………………………………………………2

1.4 插层方法…………………………………………………………………………3

1.5插层机理……………………………………………………………………………3

1.6插层剂……………………………………………………………………………4

第二章 实验部分……………………………………………………………………………5

2.1实验仪器与药品…………………………………………………………5

2.2 实验的制备过程…………………………………………………………………5

2.2.1 K-DMSO的制备…………………………………………………………5

2.2.2 K-N-甲基咪唑的制备………………………………………………………5

2.3 实验结果与分析…………………………………………………………………5

2.3.1 热重表征结果与分析……………………………………………………7

2.3.2 介电实验结果与分析……………………………………………………7

第三章 结论与展望…………………………………………………………………………9

3.1结论………………………………………………………………………………………9

3.2展望………………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………………10

致谢…………………………………………………………………………………………12

第一章 课题背景

1.1高岭土

具有化学式Al₂Si₂O₅（OH）₄的高岭石是丰富且广泛可获得的层状粘土矿物，其通过重叠氧化铝八面体片和二氧化硅四面体片形成，氧原子平面。 这种矿物的连续层由范德华相互作用和氢键相连; ^[1-5]因此，各种夹层已被插入到高岭石层间的空隙中，而各种插层高岭土已被广泛研究用于他们不寻常的但理想的功能特性，例如，插入高岭土^[6]作为新型仿生催化氧化反应的有效催化剂，硫醇功能化高岭土成功用于水中Pb² 离子的检测^[7]

值得注意的是，高岭石层作为一种刚性无机超分子组织介质，表现出非中心对称特征。因此，这种类型的无机主体材料可提供一个有用的平台，从物理性质（如非线性光学，铁电，热电，压电或巨型介电性质）出发，创造具有技术重要性的人工功能材料。事实上，当超可极化有机分子插入到高岭石的非中心对称层间时，观察到二次谐波产生（SHG）。然而，该研究在人造铁电，热电，压电或巨型电介质插层高岭土的应用还较少。从结构上看，当氢键供体/受体型客体分子嵌入到高岭石层间时，因为氢键相互作用具有方向偏好，高岭石羟基与插入的客体分子间的氢键相互作用有可能诱导客体分子自发地形成有序排列。分子间氢键力属于弱非共价相互作用，客体分子取向可以改变，并且它们的偶极子反转可以通过施加的交流电场实现。最近Croteau等人理论上证明了这种情况; 作者声称使用Monte Carlo模拟观测高岭石沟中的高密度铁电有序水。