什么是能源矿物质料？有哪些最新研究结果？

本文摘要：2020年非金属矿领域绿色矿山科学技术奖申报开始，请关注微信民众号“粉体技术网” 新兴能源的开发是世界各国关注的重点，与此相关的新质料、新技术研发是近年的研究热点。能源矿物质料是指能实现新能源的转化和使用以及生长新能源技术所需的矿物质料，一些天然矿物具有奇特的身分、结构或者形貌，而且泉源广泛、价钱低廉，可用作电池、电容器质料或作为载体或模板制备催化质料或电池、电容器质料，也可用于制备光伏用质料、储氢储气质料、相变储能质料和高导热质料等，满足新能源领域的生长需求。

2020年非金属矿领域绿色矿山科学技术奖申报开始，请关注微信民众号“粉体技术网”　　新兴能源的开发是世界各国关注的重点，与此相关的新质料、新技术研发是近年的研究热点。能源矿物质料是指能实现新能源的转化和使用以及生长新能源技术所需的矿物质料，一些天然矿物具有奇特的身分、结构或者形貌，而且泉源广泛、价钱低廉，可用作电池、电容器质料或作为载体或模板制备催化质料或电池、电容器质料，也可用于制备光伏用质料、储氢储气质料、相变储能质料和高导热质料等，满足新能源领域的生长需求。　　　　1、电池质料　　矿物质料可作为原料或与其他质料复适用作电池质料，其中部门矿物提纯、处置惩罚后可直接用作电池质料。　　　　相关研究希望：　　Chen等以天然海泡石为原料制备出一维硅纳米棒，将其作为锂离子电池的负极质料，显示出良好的循环稳定性。

　　Fan等将天然黑滑石举行酸处置惩罚制备出新型氟碳质料，作为锂离子电池负极，体现出优异的电化学性能。　　Jiang等以天然辉钼矿为原料，经由破碎、磨矿、浮选、机械剥离和分级工艺制备出了一系列差别粒径的片状MoS2，获得了具有高容量的锂离子电池负极质料。　　Zhou等以天然黄铜矿为原料，通过简朴的浮选和酸浸工艺制备获得了产率高、纯度高的微米级CuFeS2，将其作为锂离子电池负极质料，显示出了优良的倍率性能和良好的循环性能。

　　Nair等使用天然辉锑矿粉体作为真空镀膜太阳能电池的蒸起源，获得的Sb2S0.5Se2.5太阳电池的转换效率为4.24%。　　　　2、储气质料　　化石燃料的日益消耗，使人类面临着能源短缺的严峻磨练。氢能以及甲烷等新型能源的有效开发和使用需要解决气体的制取、储运和应用三大问题。

由于气体燃料极易着火和爆炸，其运输和储存成为其开发使用的焦点。　　有研究显示，黏土矿物对页岩气藏的形成和开发具有一定的努力意义，而且具有储气性能。

也有研究将坡缕石、微孔活性炭、沸石等举行复适用于储氢，效果讲明结构可调的新型质料是未来储氢介质的生长趋势。　　相关研究希望：　　Liu等研究发现在高压条件下，蒙脱石、高岭石及伊利石对CH4的具有良好的吸附性能；　　Jin等发现管状埃洛石具有良好的稳定性和高的氢吸附能力，在室温储氢方面有极大潜力；　　差别矿物质料的复合，是储气质料新的研究偏向。

有研究以凹凸棒石为模板制得介孔凹凸棒石/碳复合质料，具有良好的储氢性能。　　　　3、储热保温及耐火质料　　相变储热质料成为修建节能外墙保温隔热质料研究的新偏向，近十年来，以矿物棉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、黏土矿物（凹凸棒石、埃洛石、高岭石、蒙脱石）、硅藻土等为原料制备新型保温隔热质料的研究取得了较大希望，一批有应用潜力的新型矿物质料被研发出来。　　　　相关研究希望：　　Gao等使用珍珠岩尾矿制备了一种新型泡沫保温质料，其质轻且隔热性能优异。　　赵英良等以偏高岭土为主要原料，制备出新型保温质料。

　　　　4、发光功效矿物质料　　天然萤石具有发光性能，因此萤石结构的化合物可作为很好的发光质料基质，通过稀土离子掺杂可制备性能优异的发光质料。除此之外，另有冰晶石结构及磷灰石结构的荧光粉被制备出，其发光性能和能量通报机理也有详细的研究。　　　　相关研究希望：　　Yang等接纳高温固相烧结方法合成了系列萤石结构的荧光粉；　　Lv等制备了基于黏土矿物的荧光质料，可用于对液相和气相中的苯酚的检测和定量。

　　吐尔逊·艾迪力比克用Yb3+掺杂天然萤石，观察到了室温下2-Yb3+离子对的上转换发光；使用Eu3+离子和Yb3+离子共掺杂方钠石，视察到了Eu3+离子的可见区上转换发光。　　　　5、催化质料　　一些架状、层状、链层状结构的矿物因具有庞大的孔结构和高比外貌积而被广泛用作催化剂载体，因此，催化用矿物质料一直是研究的热门领域，尤其是光催化质料。　　　　相关研究希望：　　Peng等制备出了MoS2/蒙脱石杂化纳米薄片，它具有较高的催化活性和稳定性，在水处置惩罚和生物医学领域具有较大的应用前景。

　　天然沸石经酸碱改性后具有较好的催化性能，可有效提高化工产物的产量。　　Du等将过渡金属氧化物与黏土矿物举行复合，发现黏土矿物作为光催化剂载体能够有效固载光催化身分，有利于提高复合光催化剂的吸附性能和接纳使用率。　　Zhu制备了Cu2O/海泡石复合质料，海泡石通过红移带隙提高了可见光的使用率和对污水的降解效果。

　　Wang等通过水热剖析法制备了凹凸棒土/CdS（APT/CdS）纳米复合质料，并发现在70min内对亚甲基蓝、甲基紫和刚果红的降解体现出最佳的光催化性能。　　李瑶等合成了Cu-TiO2/白云母复合纳米质料，用于光催化降解亚甲基蓝，其光催化性能随着掺Cu2+量增加先提高后下降。　　夏悦等合成的磷掺杂纳米TiO2-硅藻土复合质料具有良好的光催化性能。　　程宏飞等接纳置换插层法和煅烧法制备出g-C3N4/高岭石复合光催化剂，发现高岭石的加入能有效制止g-C3N4的团聚并显示出较好的光催化性能。

　　　　此外，累托石、水滑石、蒙脱石、水钠锰矿、高岭石、管状埃洛石、坡缕石等经由改性或复合后也被用于光催化领域，而且具有良好的催化效果。　　　　6、电容器电极质料　　近年来，具有孔结构或纳米纤维形貌的天然矿物逐渐引起人们的注意。

作为电容器电极质料，天然纳米矿物具有泉源广泛、价钱低廉等优势。　　　　相关研究希望：　　Fan等以天然埃洛石为模板乐成合成了纳米管结构的聚苯胺作为超级电容器的电极质料，在差别电流密度下均具有较高的比电容且具有良好的电化学稳定性。　　有研究使用凹凸棒石制备复合质料用于电容器和电池，可有效提升电化学性能。　　曹曦等以纳米纤维矿物蛇纹石为模板合成多孔碳并用于超级电容器中，具有良好的电化学性能。

　　凹凸棒石、硅藻土作为模板可合成具有差别结构的电学功效复合质料。　　　　7、介电质料　　　　一些矿物的介电性能也受到关注，其潜在的研究和应用价值也逐渐体现出来。　　赵晓明等研究发现，铁氧体/碳化硅/石墨复合质料涂层厚度对介电常数实部、虚部和损耗角正切有较大影响。　　张明艳等以双酚A型环氧树脂为基体，使用碳纳米管及有机蒙脱石配合对环氧树脂举行改性，制备出了复合介电质料；　　秦文莉合成的黑滑石/NiTiO3复合质料具有较好的电磁波吸收性能，拓展了黑滑石在电磁波吸收领域的应用。

　　　　泉源：吕国诚,廖立兵,李雨鑫,等.快速生长的我国矿物质料研究——十年希望(2011～2020年)[J/OL].矿物岩石地球化学通报。

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