高岭石广泛应用于光催化领域, 其在光催化反应中的作用机制错综复杂。本工作从高岭石作为传统载体、功能性载体和光催化剂3个方面, 综述了高岭石在光催化领域的研究进展, 并系统阐述了高岭石结构与光化学性能之间的关系, 对面临的问题和未来发展趋势进行了总结和展望。

锂金属电池因能量密度高被认为是极具发展潜力的储能电池之一。然而锂金属负极上锂枝晶的生长会导致容量衰减甚至安全问题。为此, 将凹凸棒石负载至纤维膜上应用于锂金属电池的负极保护, 组装成对称电池及磷酸铁锂全电池进行电化学测试。结果表明: 添加凹凸棒石的纤维膜可有效抑制锂枝晶的生长, 其对称电池在沉积容量为1 mA·h/cm2、电流密度为2 mA/cm2下循环500 h时极化电压仅为83.2 mV, 1 C倍率下加入凹凸棒石纤维膜的全电池循环1 000圈后放电比容量仍有84.92 mA·h/g。综上, 凹凸棒石对锂枝晶有抑制作用, 为锂金属电池负极保护提供了新思路。

高岭石插层是实现高岭石高值化的一个重要调控手段。从理论计算的角度研究高岭石插层过程的原子、分子尺度的微观机制, 是目前黏土矿物改性的一个重要研究手段和发展趋势。针对高岭石无机小分子、有机小分子和有机大分子插层3个研究方向的理论计算研究进展, 进行了总结和归纳, 并对高岭石插层的理论计算未来发展方向进行了展望。

为获得抗菌性能优良的材料, 选用江西广丰黑滑石作为基体材料制备了Ag-ZnO/Talc三元复合材料, 并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等分析手段对复合材料进行表征, 以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为实验菌株采用平板计数法、抑菌圈法对复合材料抗菌性能进行试验。结果表明: 黑滑石的片层状结构促进纳米颗粒分散, 增大复合材料与细菌的接触面积; Ag-ZnO/Talc三元复合材料具有高的抗菌活性, 对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可达到99%以上。

纳米酶可以快速灵敏地检测生物标记物, 有效防止疾病的爆发, 但是纳米酶的催化活性低、对底物亲和力差, 严重地制约了其检测性能。蒙脱石是一种具有典型的2:1型层状结构的硅酸盐黏土矿物, 利用其良好的吸附能力和阳离子交换能力, 将Fe3+锚定在蒙脱石的表面与层间, 制备具有类过氧化物酶性质的Fe掺杂蒙脱石纳米酶, 可增强对H2O2的亲和力, 通过比色法可实现对H2O2的检测。结果表明: 在中性条件下, H2O2的检测线性范围和检测限分别为20~500 μmol/L和5.8 μmol/L。这种蒙脱石纳米酶在分析检测和疾病诊断领域具有良好的应用前景。

针对口服给药体系如何保护药物分子免受人体内环境影响这一挑战, 采用乳化凝胶法设计合成了一种pH值敏感性的海藻酸钠(SA)-蒙脱石(MMT)复合微球MMT/SA, 用以负载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX), 在保护药物分子的同时克服了胃肠道的生物化学屏障。探索了MMT处理工艺和合成配比的不同对微球形貌的影响, 最终控制微球尺寸在20 μm以内, 且分布均一。复合载药微球DOX/MMT/SA的载药率为14.7%, 在模拟人工胃液和人工肠液环境中表现出不同的药物缓释效果, 在模拟人工肠液中的累计释放率(31.7%)明显高于在人工胃液中的释放率(15.8%), 且对人结肠癌细胞有明显的杀伤效果。