——　第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　蒙脱石是一种重要的非金属矿产资源，在人类生产和生活中应用十分广泛，享有“万能粘土”的美誉，可用于精细化工、环境保护与防治以及纳米复合材料领域。随着蒙脱石粘土矿物材料应用技术要求的提高，对其进行有机化改性的研究越来越受重视。如何直接有效地探测纳米级层间域内部各类微观结构和化学微环境信息，从三维角度提供粘土矿物及其柱撑产物层间域空间内纳米级微结构的直观信息是学术界面临的难题之一。

　　在国家自然科学基金项目的资助下，中国科学院广州地球化学研究所朱建喜研究员等采用实际实验与分子模拟相结合的方法研究了有机柱撑粘土矿物层间域内柱撑结构及微环境特征。详细考察了粘土矿物晶体结构、改性剂分子性质以及含水量等影响因素对层间域有机相微结构的影响和制约机制。

　　研究发现，就表面活性剂柱撑有机蒙脱石而言，层间域高度主要受表面活性剂分子中烷基链长度、数量以及表面活性剂在粘土上的负载量等因素控制。其最大层间距随表面活性剂烷基链长度增加而增加；而烷基链数量对层间距的影响规律则略有差异。蒙脱石自身阳离子交换容量（CEC）对最大柱撑高度影响不大，但CEC大小可明显影响柱撑离子负载量。CEC越高，柱撑离子可负载量越高，热稳定性也越高，同时负载的烷基链采取更为有序的构型，易从似液态转变到似固态的分子环境。同时，研究还发现，不同含水量对有机柱撑蒙脱石层间域结构、分子环境以及表面物理化学性质有重要影响。因为水分子的存在会优先覆盖粘土片层表面并进而挤压层间有机相空间，降低烷基链活动性，使有机表面活性剂更倾向于以规则的模式堆垛于蒙脱石层间。原位环境下水分子和表面活性剂在蒙脱石层间域内的赋存特点可为进一步了解有机蒙脱石吸附机理及吸附构效关系提供了参考信息。

　　基于对蒙脱石层间域荷电性质以及离子交换原理的认识，采用两性离子表面活性剂磺基甜菜碱合成了新型两性离子表面活性剂改性蒙脱石。其改性机理主要是两性表面活性剂的磺基基团与层间可交换金属阳离子络合，并固定于层间内部，同时，表面活性剂的阳离子端与带有负电荷的蒙脱石粘土片层通过静电引力结合。通过络合成键和静电引力共同作用，其柱撑结构更为牢固稳定，不易脱落造成二次污染。该研究突破以往传统的只能用阳离子表面活性剂改性有机粘土合成理论，对合成类似的新型可膨胀性有机粘土有参考意义。

　　上述成果发表在Journal of Physical Chemistry, C、Journal of Colloid and Interface Science、Journal of Hazardous Materials和Colloids and Surfaces, A等国际知名期刊上，这些成果在有机粘土矿物的微观结构与性质研究领域具有广泛意义。