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硅酸鹽礦物——埃洛石

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發(fā)表時間:2019-11-04 09:23

埃洛石是一種典型的高嶺石族礦物。埃洛石是地球上唯一存在的天然高嶺石水合物,按水合程度的不同可分為10埃-埃洛石、7埃-埃洛石和層間距處于它們之間的x埃-埃洛石(x表示(001)底面間距)。埃洛石的用途與高嶺石相似,也是優(yōu)質(zhì)陶瓷的原料,在化學工業(yè)上可以合成分子篩和作催化劑的載體,在塑料、橡膠和油漆工業(yè)中用作填料等。近年來已被廣泛用作緩釋容器、催化劑載體、有機聚合物填充材料、儲氫材料和納米材料模板等,具有重要的應用價值。

埃洛石的命名

埃洛石(halloysite)最早由Berthier于1826年命名,是為了紀念比利時科學家Omaliusd’Halloy發(fā)現(xiàn)了一種存在于石炭紀石灰石中的礦物材料。在之后相當長一段時間里,很多材料被描述為”halloysite”,Dana曾經(jīng)列出了16種具有“halloysite”命名的礦物。到二十世紀初,隨著X射線衍射儀(X-RayDiffraction,XRD)的誕生,人們才開始了對埃洛石真正意義上的研究。

長期以來,不同研究者對埃洛石進行不同的實驗,所以埃洛石也經(jīng)歷了不同的命名階段。

埃洛石的命名歷史

-埃洛石結(jié)構(gòu)


10埃-埃洛石


10埃-埃洛石的化學式為Al2O3?2SiO2?4H2O或Al2Si2O5(OH)4?2H2O,可由脫水后產(chǎn)物的XRD衍射結(jié)果,以及脫水過程中失重曲線等和高嶺石對比得到;其基本結(jié)構(gòu)為高嶺石片層夾著一層水分子。在關(guān)于10埃-埃洛石的結(jié)構(gòu)細節(jié)中,最被廣泛接受的是Hendricks和Jeffersons提出的模型(如下圖所示):高嶺石片層間的水分子連接成六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其氧原子位于同一平面上。由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需要和水分子幾何外形的影響,四分之一的氫原子沒有和其它水分子作用,而是和相鄰的層間四面體氧形成氫鍵;在另一側(cè),層間羥基氫中有三分之一和水分子氧形成氫鍵,其余的羥基氫和周圍的層間羥基氧形成與三水鋁石結(jié)構(gòu)類似的氫鍵。他們認為高嶺石片層離子性更強,因而層間結(jié)合力要比其和水分子間的要大,所以埃洛石一旦脫水便不可恢復。

10埃-埃洛石以及層間水分子的結(jié)構(gòu)示意圖


7埃-埃洛石


7埃-埃洛石是10埃-埃洛石脫水后的產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)類似于高嶺石,但由于保留了10埃-埃洛石層間堆垛的紊亂,有序度甚至低于b軸無序高嶺石,但有少量較為規(guī)則的晶粒表現(xiàn)出雙層三斜或單斜的晶胞特性。


其它底面間距埃洛石


10埃-埃洛石在脫水時,根據(jù)脫水條件的不同(濕度、溫度、壓強、時間等),會產(chǎn)生出不同的衍射底面間距,如1.0nm(0.99nm),0.95nm,0.86nm,0.79nm,0.75nm(0.74nm)和0.73nm(0.72nm)等。除1.0nm和0.72nm外,其它底面間距的埃洛石是單相還是混層或者是混合物,是人們關(guān)注的重點。目前最普遍的觀點是這些中間產(chǎn)物為10埃-埃洛石和7埃-埃洛石的區(qū)域混層產(chǎn)物。


埃洛石形貌


據(jù)文獻中報道,埃洛石有管狀、棒狀、纖維狀、球狀或假球狀、片狀、板狀、羽毛狀、薄的圓柱狀或盤狀、網(wǎng)箱狀織物或螺旋狀、顆粒狀,帶卷曲邊緣的不規(guī)則羽毛狀、菌褶狀等。


埃洛石在外觀上呈各種顏色,主要為白色,其次為淺藍色、黃白色、黃棕色及雜色。擁有蠟狀或油脂光澤。貝殼狀斷口。比重為2:1,失水后可增高到2.6左右。空間分布上,黃棕色礦石主要分布在礦體上部,白色或淺藍色在下部,常呈似層狀,礦體底部常為黑色或黑白相間。


a-管狀;b-球狀;c-盤狀;d-菌褶狀;e-網(wǎng)箱狀;f-片狀


礦物分布


埃洛石是一種主要的粘土礦物,是典型的風化作用的產(chǎn)物,在風化殼中常與高嶺石、三水鋁石和水鋁英石等共生。中國四川敘永、貴州習水一帶和山西陽泉等地風化殼中均有產(chǎn)出,并因產(chǎn)地而又得名為敘永石。它也產(chǎn)于金屬硫化物礦床的氧化帶中,有時也少量產(chǎn)于現(xiàn)代沉積物中,與大量高嶺石共生


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