第八届青年地学论坛

       多孔材料具有大的比表面积、发达的孔隙结构、可调节的孔径和可调控的结构，广泛应用于吸附、催化、能源和生物医药等多个领域。目前，使用在吸附领域的多孔材料主要分为两大类，即碳基多孔材料和硅基多孔材料。相比于碳基多孔材料，硅基多孔材料有良好的热稳定性、较好的吸附性能和可调控的孔径，但其制备工艺一般较为复杂且成本高。而随着黏土矿物在纳米材料应用领域的深入研究与广泛应用，以黏土矿物为前驱体制备多孔纳米材料的研究已广受关注。传统酸处理所制备的硅基多孔材料具有良好稳定性和较大的比表面积等优点。然而，酸处理制备的多孔材料孔结构单一，一般以介孔为主，且由于存在较强的极性基团，整体表现出强的亲水疏油性，这使得其对弱极性和非极性有机物的吸附性能较差。因此，基于黏土矿物开发低成本、高吸附容量和工艺简单的策略制备疏水多级孔VOCs吸附剂仍是一个挑战。
       本研究以典型片层状蒙脱石为前驱体，采用“球磨-酸活化-热处理”策略成功合成了具有大比表面积和疏水特性的多级孔二氧化硅。制备过程中，首先，球磨可以有效地将蒙脱石磨成小碎片，从而暴露更多表面和端面，然后在酸活化过程中，H⁺可同时从各个小片层的边缘快速刻蚀蒙脱石的铝氧八面体，形成具有大比表面积（664 m²/g）和多级孔（微孔和介孔）的二氧化硅。最后，通过热处理脱除二氧化硅的表面羟基，提高其表面疏水性，最终获得疏水多级孔二氧化硅（HP-SiO₂）。苯吸附实验结果表明，HP-SiO₂具有优异的苯吸附性能（271.2 mg/g），在40%湿度条件下对苯仍能保持较高的吸附容量（195.1 mg/g）。本工作为蒙脱石制备疏水多级孔二氧化硅的合成提供了一种简单且低成本的新策略，有望应用于实际VOCs治理。
 

蒙脱石；,SiO2,苯吸附,多级孔,疏水性