顆粒在線訊：由于黏土礦物結構復雜，人們對黏土礦物的晶體生長機制、不同礦物間的演化規(guī)律以及礦物表面反應性的結構本質等問題缺乏認識，從而制約了黏土礦物資源的高效利用。 

　　近年來，隨著優(yōu)質黏土礦物資源的過度開發(fā)和快速消耗，自然界中儲量更大的混維黏土礦物高效開發(fā)和利用受到了高度關注。甘肅凹凸棒石黏土礦儲量超過10億噸，為內陸咸水湖相沉積成因，黏土礦物主要成分是凹凸棒石，并含有伊利石、綠泥石、高嶺石和伊蒙混層礦物等，屬于典型的混維凹凸棒石黏土。凹凸棒石棒晶長度通常在1 μm左右，直徑一般在15 nm以上，與火山噴發(fā)沉積成因形成的高長徑比凹凸棒石有明顯區(qū)別（圖1）。同時，凹凸棒石八面體層中部分位置被Al3+和Fe3+等離子取代，因而礦物大多呈現(xiàn)磚紅色或土黃色，礦床更多呈現(xiàn)雜色相間分布，分層開采難度大。由于共存礦物成分相對復雜和“顏值低”，制約了混維凹凸棒石黏土礦物資源的高效和高值利用，迫切需要采用新途徑和新方法破解產業(yè)發(fā)展的難點和痛點。 

　　混維凹凸棒石黏土中不同種類共存黏土礦物無法進行高效分離，但可以在原子層面進行重構，通過多種礦物的同步轉變，形成新的礦物功能材料。近年來，中國科學院蘭州化學物理研究所甘肅省黏土礦物應用研究重點實驗室研究人員，在認識黏土礦物微觀結構基礎上，利用混維凹凸棒石黏土通過結構重組構筑了各種多孔硅酸鹽材料（Chem. Eng. J., 2020, 382, 122984；J. Clean. Prod., 2020, 256, 120383；Powder Technol., 2021, 390, 303- 314）；采用溶劑熱法（Appl. Clay Sci., 2018，159, 16-24）、水熱法（Powder Technol., 2019, 354 , 1-10；Chem. Eng. J., 2019, 378 , 122131）和梯度酸蝕法（Appl. Clay Sci.,2019, 183, 105301；2020, 198, 105848；2022, 228, 106594.），系統(tǒng)研究了混維凹凸棒石黏土結構演化規(guī)律，初步總結了致色金屬離子的賦存狀態(tài)，實現(xiàn)了磚紅色混維凹凸棒石黏土結構性轉白。與相關單位合作，設計了國內首條環(huán)保高效固相轉白生產線（圖2），近期已在合作企業(yè)實現(xiàn)批次生產，突破了制約工業(yè)化規(guī)模應用的關鍵瓶頸，為產業(yè)高質量發(fā)展奠定了基礎原料。

　　鑒于在凹凸棒石黏土結構演化及其功能材料構筑方面取得的系列工作進展，團隊科研人員近期受邀以From structure evolution of palygorskite to functional material: A review為題，在Microporous and Mesoporous Materials上發(fā)表了綜述性文章，總結了研究者在凹凸棒石黏土結構演化構筑各種功能材料的研究進展，強調了混維凹凸棒石黏土全礦物利用的重要性，以期為混維凹凸棒石黏土功能材料應用提供有益參考。 

　　上述工作已獲得系列授權國家發(fā)明專利，得到國家自然科學基金項目、甘肅省自然科學基金重大項目、甘肅省“揭榜掛帥”項目和甘肅省國際合作重點項目的支持。 

圖1.江蘇凹凸棒石黏土礦（a）和甘肅磚紅色（b）、土黃色（c）和雜色（d）混維凹凸棒石黏土礦數(shù)碼照片及其相應SEM照片

圖2.混維凹凸棒石黏土及其草酸梯度溶蝕樣品的數(shù)碼照片（a）、XRD圖譜（b）和SEM圖（c）及其1萬噸/年生產線

圖3.凹凸棒石黏土結構演化構筑功能材料