3. 经过650℃到950 ℃煅烧后，在 400～1 350 cm −1 范围内只留下了表 征Si—O 伸缩振动的1 085 cm −1 、 Al—O—Si 振动的800 cm -1 和Si—O 弯曲振动的470 cm −1 3 条谱带，并 变成了几个宽带，这些吸收带均为偏 高岭石形成的特征吸收带；而高岭石 934 cm −1 表面羟基振动和912cm −1 内部羟基振动消失。
高岭石亚类
高岭石、迪开石、埃洛石等
1.概述
高岭石-蛇纹石矿物
1：1层型的层状硅酸盐矿物，层单胞电荷数约为0.该类矿物分为高 岭石（二八面体）和蛇纹石（三八面体）两个亚类。 高岭石亚类中，八面体中心位置由Al3+占据，同形置换极少见;在蛇 纹石亚类中，八面体中心位置由二价阳离子占据，化学成分变化很 大，同形置换亦很普遍，在某些情况下，四面体中的部分Si4+可被 Al3+和Fe3+置换。
4.加工利用现状
1.高岭石（土）有机插层纳米材料——高岭石插层纳米材料的制备及
其应用研究是提高高岭石产品档次的重要途径，可以大幅度提高产品的附加 值，有着十分重要的现实意义和理论意义。
高岭石有机插层复合物的发展历程 第一阶段，1961 年～1987 年为强极性有机小分子插层复合物制备阶段。 1961 年～1968 年，和田光史制备出了高岭石—醋酸钾插层复合物，其层间距膨胀 到1.4nm，这一阶段，研究进展缓慢，制备的高岭石有机插层复合物的种类较少，表 征手段一般为X 射线衍射。1969 年～1987 年，已制备出Kao-Urea、Kao-DMSO、 高岭石－甲酰胺、高岭石-乙酸钾、高岭石-肼，埃洛石-甲酰胺、埃洛石-乙酸钾、埃 洛石-肼、高岭石-氧化吡啶等插层复合物。该阶段以强极性有机小分子插入高岭石层 间形成复合物为特征，偶尔以极性小分子作挟带剂制备出如高岭石-氧化吡啶等复合 物。
煅烧高岭石的IR分析
1.高频区吸收峰(3695 和3621 cm −1 )为高岭石 羟基基团的振动特征峰。 3 695 cm −1 归属于表面羟基的振动，3621 cm −1 归属于面内羟基的振动。 经过650 ℃煅烧后，这两个吸收峰完全消失， 合并为一宽的吸收带 3 450cm −1宽带属于样品 中的吸附水。此 时高岭石羟基已大量脱除， 晶体结构发生崩塌。 2.中低频区(1 200～400 cm −1），1 088 cm −1 归属于Si—O 的伸缩振动，Si—O—Al 的振动 为 810 cm −1 ，而Si—O的弯曲振动为470 cm −1 ；9 50～900 cm −1 属于Al—O—OH 的弯曲 振动，934 cm −1 为表面羟基的面内弯曲振动， 9 12 cm −1 为内部羟基的振动。
2.高岭石的结构与性质
2.1高岭石-矿物
化学式：Al4[Si4O10](OH)8
理论组成(w %)：SiO2 46.54 Al2O3 39.5 H2O 13.9
天然的高岭石含有杂质矿，因此，除含有Si 、Al等元素外，还含有Fe、Mg、Ca K等元素。 Al、Fe代替Si数量通常很低。 有时有少量Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面体中的Al。 碱金属和碱土金属元素多是杂质元素
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.高岭石的结构与性质
3. 可塑性及粘结性 可塑性类型 按塑性指标（S），可将高岭石粘土划分为： 低可塑性粘土（S<2.5） 中可塑性粘土（S=2.5~3.6） 高可塑性粘土（S >3.6）。 当高岭石粘土加热到400~700℃时，其可塑性消失。 可塑性——粘土与适量水混合后揉和成泥团，泥团在外力作 用下产生变形但不破裂，并且去掉外力后，仍能保持其形状 不变。 可塑性通常用塑性指数（IP）或塑性指标（S）定量描述。
2.高岭石的结构与性质
2.2.晶体结构
(1) 结构单元层由硅氧四面体片与“氢氧铝石”八面体片连结形成 的结构层沿c轴堆垛而成。
c0=0.72nm
2.高岭石的结构与性质
（2）层间没有阳离子或水分子存在，层电荷近似为零 强的氢键（O-OH=0.289nm）加强了结构层之间的连结，故层间无膨 胀性。
（3）如果在层间域内充填一层水分子，则形成埃洛石 （Al4[Si4O10](OH)8 2~4H2O）——埃洛石的结构可视为被水分子层 隔开的高岭石结构； c0=1.01nm
2.高岭石的结构与性质
2.颜色和白度 高质量的高岭石粘土通常为白色，含杂质较多时可呈现黄 色、红色、褐色、蓝色，甚至黑色。 工业应用领域通常以白度定量评价高岭石粘土的质量。 白度主要影响制品的颜色，不同制品对原料白度的要求不 尽相同： （1）纸张、油漆、橡胶等的填料，一般要求白度大 于80，最好大于85。 （2）白色陶瓷制品要求其原料煅烧白度大于85。 （3）一般陶瓷、建筑陶瓷、耐火制品等，对高岭石 粘土的白度要求不高。
煅烧高岭石的XRD 分析
1.原矿高岭石未经过煅烧时，其 XRD 谱线中高岭石的特征峰明显，同时还 有石英和白云母的特征峰； 2.经过650～850 ℃煅烧后，其XRD 谱 线中已经没有高岭石的特征峰，其结 构内羟基大量脱除，晶体结构受到破 坏，反映高岭石结晶结构特征的衍射 锐峰强度迅速降低或消失，呈现出无 定形物质的衍射特点，表明热变高岭 石呈非晶态结构特征，即具有长程无 序特点。 3.经过 950 ℃煅烧时，其 XRD 谱线 中出现了强度很弱的γ-Al2O3的特征峰， 说 明在950 ℃，煅烧时高岭石再分解 出γ-Al2O3。
b轴无序高岭石一般呈现形状不规则或略具假六方外貌的薄片状，大的晶 体少见。
变埃洛石和埃洛石的有序度则比b轴无序高岭石的更低，在电子显微镜下 呈现管状或卷曲的片状。
1.概述
高岭石
高岭石最适于在缺乏碱金属和碱土金属的酸性介质中形成。可由岩浆岩 和变质岩中的长石、似长石和其他铝硅酸盐矿物在风化作用下形成，或在含 碳酸和硫酸热液的作用下形成。广泛的分布在分解的岩浆岩、各种沉积岩、 淋滤土壤和残积粘土中。 在我国的许多地区金属矿床蚀变围岩中热液成因的粘土中，广泛产出结 晶良好的高岭石。 如安徽庐江上侏罗统火山岩地区的高岭石 、江苏苏州阳山的高岭石、安 徽萧山石炭系铝土矿中的高岭石等等
2.高岭石的结构与性质
4. 烧结性及耐火度 （1）烧结性 是指粘土被加热到一定温度时，由于易熔物质的熔融而 开始出现液相。液相填充在未熔颗粒之间，靠其表面张力产 生的收缩力，使粘土颗粒间的气孔率下降，密度提高，体积 收缩。 在气孔率下降到最低值，密度达到最大值时的状态，称 为烧结态。 烧结时对应的温度称为烧结温度。 烧结温度通常与粘土的矿物组成及性质有关。
2.高岭石的结构与性质
粘结性---指粘土与非塑性物质和水混合后，不仅可以形成良好的可塑性泥团，
而且泥团干燥后具有一定的抗折强度的性质。
粘结性的好坏可以由保持泥团可塑性条件下加入标准砂的最高含量来衡量，类型 如下： （1）粘结粘土——加入50%标准砂后，泥团仍具有良好的可塑性； （2）可塑粘土——允许加入20~50%标准砂； （3）非可塑粘土——允许加入20%标准砂； （4）石状粘土——即使不加入标准砂，也不能形成可塑泥团。 允许加入的标准砂数量越多，说明粘土的可塑性越好。一般来说，粘土颗 粒越细，分散程度越大，粘结性就越好。
2.高岭石的结构与性质
（1）陶瓷级高岭土的粒度分布为： >10μm者占2~20% <2μm者占35~70% （2）作为纸张涂层、高光泽油漆、油墨、橡胶以及技 术陶瓷用高岭土，其粒度： 小于2μm者应不低于80% 大于10μm者最高不超过8%。 高岭石的形态对其应用十分重要：生产铜板纸所需的涂层级 高岭石必须是片状高岭石。 高岭石粘土矿物颗粒细小——具有较大的外比表面积。 造纸级高岭石，其外比表面积通常在12~22 m2/g之间。
高岭石的SEM图
高岭石是含结构水的层状硅酸盐矿 物，结构单元层由一层四面体片与 一层八面体片叠置在一起构成，其 中的结构羟基分布在铝氧八面体层 中。 由图 8可见，高岭石原矿很明显呈 层片状。
高岭石原矿的SEM 像
在850 ℃煅烧3 h 的高岭石SEM 像
由图可见，在 850℃煅烧后的高岭石 虽然脱去了内外羟基，但它仍然保持 部分高岭石层片状的结构特征，说明 偏高岭石具有层片状碎片的中程有序 结构特点。 偏高岭石这种层片状结构与高岭石不 同的是铝氧八面体层的结构产生了无 序化，从而导致了煅烧高岭石的长程 无序特征，因此，煅烧后的高岭石具 有较高的活性。
程度上指出了材料的最高使用温度。
粘土的耐火度与化学组成的关系 Al2O3能提高粘土的耐火度； 碱性氧化物则降低耐火度； Al2O3/SiO2比值越大，耐火度越高。 高岭石的耐火度较高，可达1700-1790%，
2.高岭石的结构与性质
5.吸附性
由于粘土颗粒具有较大的表面积与表面能，因而对水溶液中的 酸、碱、色素离子等具有较强的吸附性，是良好的吸附剂和脱 色剂。
高岭石的DTA 分析
高岭石的DTA−TG 测试结果如图 所示。 由图的DTA 曲线可知，第一个吸热谷值为 70 ℃，这是由于高岭石的吸附水被蒸发； 第 二个吸热谷值为541℃，这是因为高岭 石脱去羟基发生吸热反应所致；随着温 度继续升高，出现了放热峰，起始温度为 965 ℃左右，放热峰值温度为1 013 ℃， 这主要是由于一些物质的晶型转变或生成 了新物质放热而形成。
6.电绝缘性 高岭石粘土具有良好的电绝缘性，可用做高频瓷、电绝缘瓷的 原料。 7.化学性质 高岭石粘土具有较强的化学稳定性和一定的耐碱能力。
2.高岭石的表征手段
1.XRD表征
对于高岭石亚族的 高岭石而言，其特征三强峰分别为 d001=0.72nm, d110=0.435nm , d002=0.358nm.如果 衍射峰越尖锐，对称，那么其结 晶度也就越高。
2.高岭石的结构与性质
2）过烧与烧结范围
粘土烧结后，温度再上升时，气孔率和密度在一段时间和一 定温度区间内不会发生显著变化，处于稳定阶段。 若继续升温，气孔率又开始逐渐增大，密度逐渐下降， 出现过烧膨胀——过烧。 从开始烧结到过烧膨胀之间的温度间隔称作烧结范围。