介绍
硅酸镁铝具有特定的拓扑网络结构，该结构由TO4四面体连接而成，这些四面体是构建硅酸盐骨架的基础结构单元，也被称为构筑单元(Building unit, BU)。表面含有的羟基(-OH)和硅氧基(-Si-O-)等基团，可以与金属离子发生络合、配位或静电作用，实现对金属离子的吸附。它是一种含有Si、Mg、Al等元素的无机硅酸盐，呈现出由铝镁氧八面体和硅氧四面体构成的三维片状结构，在吸附材料、催化剂、药物载体、化妆品等领域应用广泛。
图一 硅酸镁铝
获得途径
硅酸镁铝的制备方法主要有矿物提取法、溶液沉淀法和水热合成法。目前多通过从凹凸棒黏土中提取来获得硅酸镁铝，但此方法成本较高，且硅酸镁铝比表面积较小、吸附效率低。以人工合成法通过结构调控可同步提升材料比表面积与吸附活性，以水热合成法制备了一种硅酸镁铝复合纳米材料吸附材料，其比表面积达到179.1 m2/g, 可以通过配位作用吸附铅离子。采用水热合成法制备的硅酸镁铝分散度较好、纯度高、形貌均匀。
将100 mL浓度为0.35 mol/L的MgCl2水溶液逐滴加至100 mL浓度为0.45 mol/L的NaSiO3水溶液中，搅拌时间为30 min, 反应结束后得到白色悬浊液1;将不同体积(见表1)浓度为0.35 mol/L的AlCl3水溶液逐滴滴入白色悬浊液1中，搅拌时间为20 min, 反应结束后得到白色悬浊液2;将白色悬浊液2移入聚四氟乙烯反应釜，放入烘箱中进行水热反应，烘箱温度为120 ℃,反应时间为18 h。反应结束后进行离心、洗涤、烘干，得到白色块状固体，研磨后得到的白色粉末即为不同镁铝比的硅酸镁铝吸附材料。硅酸镁和硅酸铝的制备流程同上，只需去除相应不必要的原料即可。
图二 硅酸镁铝制备示意图
吸附机理
硅酸镁铝主要通过物理吸附、静电吸引和化学吸附3种主要机制来去除杂质过渡金属离子，硅酸镁铝表面具有发达的孔隙结构和较高的比表面积，过渡金属离子可以在其表面或者孔隙中沉积，从而实现物理吸附。物理吸附是一个可逆过程，主要通过范德华力或其他弱相互作用力实现，虽然这些相互作用较弱，但由于硅酸镁铝的高比表面积，可显著提升吸附效率。此外，物理吸附的可逆性表明在适当的条件下，吸附的金属离子能够被再次释放，这为硅酸镁铝的再生和重复使用提供了可能。
静电吸引是硅酸镁铝吸附的重要机制之一，硅酸镁铝表面带负电荷(电势为-44.4 mV)，这使其对带正电荷的过渡金属离子(Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ))具有强烈的吸附能力，静电吸引是一种非常高效的吸附机制，能够快速捕获大量金属离子并将其富集于硅酸镁铝的表面；硅酸镁铝还通过化学吸附进一步强化对金属离子的去除，由FT-IR和XPS表征分析可知硅酸镁铝表面富含含氧官能团，如-OH、Al-O、Mg-O和Si-O等，这些官能团作为电子供体，可与过渡金属离子形成牢固的配位键。
另一方面，过渡金属离子还可能与硅酸镁铝表面的Mg-OH、Si-O-H等基团中的氢原子发生酸碱反应，生成稳定的金属氢氧根离子并进一步被吸附。由于化学吸附涉及化学键的形成，与物理吸附相比，化学吸附更牢固、更持久。硅酸镁铝凭借其高比表面积、多孔结构、表面负电荷和丰富的官能团，通过物理吸附、静电吸引和化学吸附三重机制，高效去除过渡金属离子[1]。
参考文献
[1]王建宁,顾艳,王刚强,等.硅酸镁铝吸附材料去除DSP聚醚中过渡金属离子性能研究[J].浙江理工大学学报(自然科学),2025,53(05):634-645.