摘 要

高岭土是一种天然非金属矿产，在自然界分布广，具有很好的绝缘性和化学稳定性等性质，近年来其插层复合物得到了普遍应用。高岭土的插层不仅可用于离子交换、纳米反应器等，还可在耐高温、新型导电材料等方面进行应用。由于高岭土有来源广泛、内表面可被修饰等特点，人们已经在介电器件、电化学传感器等电学领域引起了研究关注。本论文期望合成一种低成本、制备简单的高岭土离子（包括质子）导体材料。

在论文第一章中，我们综述了固体电解质的历史发展、分类，无机层状化合物分类和研究现状，并对高岭土插层材料在固体电解质方向上的研究现状和发展进行了总结和展望。在第二章工作中，我们合成了高岭土插层复合物K-KAc离子导体。PXRD、IR、TG测试结果表明，KAc分子成功地插入到高岭土层间，同时K-KAc在中低温区(90-150℃)有较好的稳定性。

关键词：固体电解质 高岭土 插层 表征

Preparation and characterization of intercalated kaolinite-potassium acetate

Abstract

Kaolin is a non-metallic minerals and widely distributed in nature, also with good insulation properties and chemical stability,so its intercalation compound has been widely used in recent years .Kaolin intercalation can be not only used for ion exchange, nano-reactors, but also for applications in thermostable and novel conductive materials.Due to the advantages of widespread source and the inner surface be modified, etc., it has been attracted much attention in the study of the electrical field for dielectric devices,or electrochemical sensors.Therefore, in this paper we expect to synthesize a low-cost, simple-prepare kaolin (including proton) conductive material possessed a high ionic conductivity in a low temperature region.

In the first chapter, we reviewed the historical development of the solid electrolyte, classification, classification and research status of an inorganic laminar compound. Kaolin intercalation materials research situation and development in the direction of the solid electrolyte are also summarized and discussed.In the second chapter of the work, we synthesized kaolinite intercalation compound K-KAc ion conductor. The test results of PXRD, IR, TG show KAc molecules successfully inserted into the inter layer clay.Also it can be stable in a low temperature region (90-150℃) .

Keywords: The solid electrolyte; Kaolin;Intercalation ; Characterization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1固体电解质的概述 1

1.1.1 固体电解质的介绍 1

1.1.2研究进展 1

1.2层状化合物 2

1.2.1层状化合物的分类 3

1.2.2层状化合物的合成方法 3

1.2.3层状双氢氧化物 4

1.2.4 蒙脱土 5

1.2.5 磷酸锆 7

1.2.6 石墨 8

1.3高岭土 9

1.3.1高岭土的简介 9

1.3.2高岭土的插层机理 10

1.3.3高岭土的应用 11

1.4本论文研究的背景、内容及开展的工作 13

1.4.1本文研究的背景 13

1.4.2研究内容及开展的工作 13

第二章 高岭土-醋酸钾插层复合物的制备和性能表征 14

2.1 引言 14

2.2 实验部分 14

2.2.1 原料和试剂 14

2.2.2 实验仪器 15

2.2.3 制备方法 15

2.3 结果与讨论 16

2.3.1 X射线粉末衍射 16

2.3.2 红外光谱 16

2.3.3 热重分析 18

2.4 本章小结 19

第三章 结论与展望 20

3.1 结论 20

3.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 26

第一章 绪论

1.1固体电解质的概述

1.1.1 固体电解质的介绍

导体分成电子导体和离子导体两种，离子导体又称为电解质。固体电解质（也称快离子导体或者超离子导体），是一种离子导电的新材料，即在固体状态时，和液体电解质的离子电导率，拥有一样的数量级^[1]。

固体电解质依据传导的离子类型可以归类为阳离子类固体电解质（阳离子主要有银离子、钠离子、锂离子等）和阴离子类固体电解质（阴离子主要有氟离子、氧离子）^[2]。根据价态，阳离子类固体电解质又可分为一价、二价和高价阳离子固体电解质，其中的一、二价态的阳离子类型的固体电解质为目前主要的研究对象^[3]。此外，固体电解质有诸多特性，如：（1）离子导电率低，（2）活化能低，则温度对其影响较小，（3）电子电导率低，（4）不仅有电流传导功能，还可以传递物质。

1.1.2研究进展

固体电解质的历史悠长，法拉第作为第一个发现固体电解质二氟化铅的人，之后发现了能够制成发光体的氧化锆，随后在上世纪三十年代，人们又发现了碘化银，至六十年代后期Ford公司对于β-Al₂O₃的研究发现，人们已对于固体电解质进行了大量的研究^[4]。这时固体电解质开始进入迅速发展的研究阶段，其被使用领域逐步扩大。1973年，Wright第一次对聚氧乙烯和金属盐的系列复合物拥有离子导电性进行了报道，从此高分子进入固体电解质的研究工作范畴，之后Armand等提出了高分子固体电解质的隧道模型并制备了聚氧乙烯碱金属盐络合物作为电池电解质^[5]。目前，固体电解质已广泛用于电池、储能、电化器件等工业领域中。

固体电解质可用于离子选择性电极，使其具有耐高温、高稳定性的性质，促进了此电极的发展；可制备理疗自发热材料，用于人体热疗护膝等一次性发热制品^[6]；可用于气体传感器的制备，如β-Al₂O₃固体电解质型气体传感器主要监测

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