高嶺土是一種天然的黏土礦物，具有典型的1:1層狀硅酸鹽晶體結構，天然的層狀結構、較強的吸附性和較好的生物相容性，使得高嶺土在新能源、新材料等戰略性新興產(chǎn)業(yè)方面顯示出獨特的優(yōu)勢。
　　
　　1、高嶺土在新能源領(lǐng)域的應用
　　
　　高嶺土在新能源領(lǐng)域的應用隨著(zhù)社會(huì )的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人類(lèi)對能源的需求量越來(lái)越大，各國也都在采取積極有效的措施來(lái)減少能源的損失。中國人口眾多，城市建筑面積大，做好建筑領(lǐng)域的節能問(wèn)題將會(huì )大大減少中國每年的能源損失。選擇具有適宜相變溫度和較好儲熱特性的相變材料對建筑節能具有深遠意義。
　　
　　傳統的的單一相變材料由于其組成單一，難以滿(mǎn)足室內調溫的相變溫度范圍。脂肪酸類(lèi)和醇類(lèi)固－液相變材料具有很好的相混性，制備的二元體系低共熔物很好地拓展了相變溫度范圍。但有機相變材料由于其導熱系數低，相變過(guò)程中有液相產(chǎn)生，故其應用有很大局限性。高嶺土具有天然的納米片層結構、導熱系數高，能夠作為良好的載體，在相變材料中具有廣泛的應用。
　　
　?。?）建筑相變儲熱材料
　　
　　以二甲基亞砜（DMSO）為插層劑，采用熔融插層方法對煤系高嶺土插層改性，并以插層改性后的高嶺土為基體，在其層間分別插入相變材料月桂醇（LAL）和月桂酸（LA），成功制備了二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料。
　　
　　比較不同復合相變儲能材料的儲熱性能（表1）。由表1可知，LA－LAL/Kaolin二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料相變溫度均在室溫范圍內?？梢?jiàn)，插層改性后的煤系高嶺土層間插入二元有機低共熔物可用來(lái)調控室內的溫度變化?；诖颂匦?，二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料可廣泛應用于建筑行業(yè)，達到節能的目的。
 

　　
　　采用真空浸漬法制備的三種高嶺土基復合相變材料（Kb－CPCMs）］具有良好的蓄熱、通風(fēng)和空調功能，適用于建筑圍護結構的采暖、通風(fēng)和空調。
　　
　　對天然煤系高嶺石礦物煅燒、酸浸，成功合成了二氧化硅納米板（SNSs），使得顆粒較小、分散性好、尺寸在5nm左右的Ag納米顆粒（AgNPs）能夠均勻地附著(zhù)在Sn2+活化的SNSs表面，大大提高了Ag/Sn2+－SNSs的導熱性和穩定性。通過(guò)與聚乙二醇（PEG）進(jìn)一步雜交合成PEG@Ag/Sn2+－SNSs，其最大容量達到66.1%，融化潛熱達到113.9J/g，導熱系數達到0.84W/（mK）。Ag/Sn2+－SNSs的結構協(xié)同作用，提高了相變材料的熱導率。AgNPs的引入使得材料的熔化和凝固周期明顯縮短，促進(jìn)了復合相變材料（PCM）的傳熱。此外，復合相變材料PCM在200次循環(huán)后仍能保持良好的熱可靠性，充分說(shuō)明其在儲熱系統中的應用潛力。
　　
　?。?）太陽(yáng)能儲能材料
　　
　　太陽(yáng)能儲量大、分布廣、清潔環(huán)保，但由于其能量密度低、分布不均勻、不穩定等局限性一直未能大規模應用。儲熱材料可利用自身可逆的相變反應，實(shí)現熱量的存儲與釋放，能夠大大改善太陽(yáng)能熱發(fā)電站工作效率低的問(wèn)題，對于太陽(yáng)能的廣泛應用具有實(shí)際意義。
　　

　　以高嶺土和硬脂酸鈉為原料，制備出新型的高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料。由表2可知，高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料與同類(lèi)型相變儲熱材料相比，該相變儲熱材料熔融潛熱和冷凝潛熱分別高達109.25、109.01J/g。因此，高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料更適用于太陽(yáng)能熱發(fā)電站的儲熱系統。對高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料進(jìn)行了熱循環(huán)試驗。結果表明，經(jīng)過(guò)500次熱循環(huán)后，相變儲熱材料熔融溫度、冷凝溫度、熔融潛熱和冷凝潛熱等性能變化均不大，而且熱循環(huán)后相變儲熱材料吸收峰的位置及形狀沒(méi)有發(fā)生明顯變化，充分說(shuō)明高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料具有優(yōu)異的熱穩定性。
　　
　　2、高嶺土在新材料領(lǐng)域的應用
　　
　　分子篩具有吸附分離、快速交換和催化等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于冶金、石油、化工、醫藥和日用化工等領(lǐng)域。儲量豐富、價(jià)格低廉、鋁硅含量高，使得高嶺土可作為制備分子篩的良好原料。
　　
　　以高嶺土為硅源和鋁源，水熱合成SAPO－34介孔分子篩，負載CuO－ZnO催化劑，成功制備了新型（CuO－ZnO）－kaolin/SAPO－34催化劑，用于以二氧化碳和氫氣為原料合成低碳烯烴。通過(guò)X射線(xiàn)衍射、掃描電子顯微鏡、能量色散譜等對樣品進(jìn)行了表征。結果表明，SAPO－34分子篩具有片狀結構，結晶度較高，比表面積大，有效縮短了中間產(chǎn)物的擴散。CuO－ZnO顆粒在高嶺土表面分布良好，暴露出了更加活躍的CO2轉化場(chǎng)所。同時(shí)新型催化劑的約束作用有效防止了甲醇的擴散，大大增強了催化效率。
　　
　　對天然層狀高嶺土煅燒、酸浸、超聲處理，實(shí)現了結構重組，成功合成了新型分級多孔SiO2－AlOOH（SA）復合納米片。并采用原位化學(xué)沉淀法將納米CuO進(jìn)一步吸附在SA上，進(jìn)行CO催化氧化。富羥基的高比表面積SA復合納米薄片可以保證原位負載的納米CuO顆粒的良好分散，增加了Cu的活性位點(diǎn)，保留了足夠的羥基。700～900℃煅燒高嶺土制得偏高嶺土，在氫氧化鈉溶液中水熱條件下進(jìn)行改性。改性后的高嶺土具有對酯基轉移作用有很強的催化作用，同時(shí)發(fā)現改性后的高嶺土具有與沸石LTA相似的結構特性。
　　
　　以布里塔高嶺土為原料，成功合成了中孔型沸石分子篩。在988cm－1處檢測到硅氧四面體或鋁氧四面體振動(dòng)，說(shuō)明NaY沸石具有均勻的形態(tài)和結晶顆粒。合成的沸石是一種具有Ⅳ型等溫線(xiàn)的中孔材料，其表面積為434.2m2/g，孔徑為9.421nm。
　　
　　不同的改性條件對高嶺土合成的分子篩結構有很大的影響。以堿處理的焙燒高嶺土微球（CKM）為載體，采用原位合成方法制備了ZSM－5分子篩。結果表明，堿處理增加了CKM比表面積，擴大了其孔徑，降低了n（SiO2）/n（Al2O3），為原位合成提供活性表面，促進(jìn)了原位合成的發(fā)生。
　　
　　分別用5%、10%、15%、20%、25%的鹽酸對高嶺土進(jìn)行酸改性，得到不同濃度酸改性高嶺土試樣。對試樣進(jìn)行表征分析，結果表明，隨著(zhù)鹽酸濃度的增加高嶺土凝結成片狀，堆積孔道變小，結合更加緊密。利用高嶺土合成較純的4A分子篩最佳合成條件為:n（Na2O）:n（SiO2）=3:2、n（H2O）:n（Na2O）=40:1、煅燒溫度850℃、煅燒時(shí)間2h、膠化溫度60℃、膠化時(shí)間3h、晶化溫度95℃、晶化時(shí)間4h。
　　
　　未來(lái)對高嶺土結構及其性能機理的研究更加深入、微觀(guān)，高嶺土必將在更多的新興領(lǐng)域發(fā)揮出更大的作用。
　　
　　資料來(lái)源：《孟宇航,尚璽,張乾,楊華明.高嶺土的功能化改性及其戰略性應用[J].礦產(chǎn)保護與利用,2019（06）:69-76》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！