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| ハロイサイト | |
|---|---|
 | |
| 一般的な | |
| カテゴリ | フィロケイ酸塩 カオリナイト-蛇紋岩グループ |
| 式 （繰り返し単位） | アルミニウム2ケイ素2酸5（OH）4 |
| ストルンツ分類 | 9.ED.10 |
| 結晶系 | 単斜晶系 |
| クリスタルクラス | ドマティック（m） （同じHM記号） |
| 空間群 | CC |
| 単位セル | a = 5.14、b = 8.9、 c = 7.214 [Å]; β = 99.7°; Z = 1 |
| 識別 | |
| 色 | 含まれる不純物により、白、灰色、緑、青、黄色、赤になります。 |
| クリスタル習慣 | 球状の塊、巨大 |
| 胸の谷間 | {001} の可能性が高い |
| 骨折 | 貝殻状 |
| モース 硬度 | 2～2.5 |
| 光沢 | 真珠のような、蝋のような、または鈍い |
| 透けて見える | 半透明 |
| 比重 | 2～2.65 |
| 光学特性 | 二軸 |
| 屈折率 | n α = 1.553 ～ 1.565 n β = 1.559 ～ 1.569 n γ = 1.560 ～ 1.570 |
| 複屈折 | δ = 0.007 |
| 参考文献 | [1] [2] [3] |
ハロイサイトは、実験式Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4のアルミノケイ酸塩粘土鉱物です。主な成分は、酸素(55.78%)、ケイ素(21.76%)、アルミニウム(20.90%)、水素(1.56%) です。カオリナイトグループに属します。ハロイサイトは、通常、アルミノケイ酸塩鉱物の水熱変質によって形成されます。 [4]ディッカイト、カオリナイト、モンモリロナイト、その他の粘土鉱物と混合して発生することがあります。正確な同定には、 X線回折研究が必要です。1826年に初めて記載され、後にベルギーの地質学者オマリウス・ダロイにちなんで命名されました。
構造
ハロイサイトは、壁の厚さが10～15原子のアルミノケイ酸塩シート、外径が50～60 nm、内径が12～15 nm、長さが0.5～10 μmの小さな円筒（ナノチューブ）として自然に発生します。[5]外表面は主にSiO 2で構成され、内表面はAl 2 O 3で構成されているため、これらの表面は反対に帯電しています。[6] [7]一般的な2つの形態が見られます。水和すると粘土は層の間隔が1 nmになり、脱水すると（メタハロイサイト）、間隔は0.7 nmになります。陽イオン交換容量は水和量に依存し、2H 2 Oでは5～10 meq /100 gであるのに対し、4H 2 Oでは40～50 meq/100gです。[8]エンデライトはAl 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ·2(H 2 O)構造の別名である。 [8] [9]
ハロイサイトは層状構造をしているため、比表面積が大きく、117 m 2 /gに達することもあります。[10]
形成
ハロイサイトの形成は熱水変質によるもので、炭酸塩岩の近くで見つかることが多い。例えば、米国コロラド州ワゴンホイールギャップで見つかったハロイサイトのサンプルは、下向きに流れる水による流紋岩の風化生成物であると考えられている。 [4] 一般に、水の流れが非常に多いため、熱帯および亜熱帯気候では粘土鉱物の形成が非常に好ましい。ハロイサイトは玄武岩の上にあることも発見されており、岩石から鉱物の形成への段階的な変化は見られない。[11] ハロイサイトは主に最近露出した火山起源の土壌に発生するが、熱帯土壌または氷河以前に風化した物質中の一次鉱物からも形成される。[12]火成岩、特にガラス質の玄武岩は、ハロイサイトを形成する風化や変質の影響を受けやすい。
アメリカ合衆国ユタ州ジュアブ郡で発見されたハロイサイトの場合のように、粘土は針鉄鉱や褐鉄鉱と密接に関連して発見され、しばしば明礬石が点在している。長石も二酸化炭素で飽和した水によって分解される。長石が溶岩流の表面近くに発生すると、CO 2濃度が高く、反応速度が速い。深度が増すにつれて、浸出溶液はシリカ、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムで飽和する。溶液からCO 2が枯渇すると、二次鉱物として沈殿する。分解は水の流れに依存する。ハロイサイトが斜長石から形成される場合、中間段階を経ることはない。[4]
場所
ニュージーランドのマタウリ湾の 流紋岩から高度に精製されたハロイサイトが採掘され、加工される。[13] [14] [15] [16]この鉱山の年間生産量は最大2万トンである。[17]
世界最大のハロイサイト鉱床の一つは、ポーランドのレグニツァ近郊にあるドゥニノです。[18]埋蔵量は1000万トンと推定されています。このハロイサイトは、層状の管状および板状の構造を特徴としています。[19]
米国ユタ州ユーレカのティンティック地区にあるドラゴン鉱山の鉱床には、触媒品質のハロイサイトが含まれています。ドラゴン鉱山の鉱床は米国最大級の鉱床の1つです。1931年から1962年までの総生産量は、約75万トンのハロイサイトを抽出しました。10aと7aに分類される純粋なハロイサイトも存在します。[20]
アプリケーション
コマーシャル
ニュージーランドのマタウリ湾鉱床で産出されるハロイサイトは、様々な国、特にアジアのメーカーによって磁器やボーンチャイナに使用されています。 [13] [14] [15] [16]
実験室研究
- ハロイサイトは陽イオンと陰イオンの両方に対して効率的な吸着剤です。また、石油分解触媒としても使用されており、エクソンは1970年代に合成ハロイサイトをベースにした分解触媒を開発しました。[21]ハロイサイトはその構造上、ナノ複合材料において天然または改質された形態で充填剤として使用できます。ハロイサイトナノチューブは、銀、ルテニウム、ロジウム、白金、コバルトなどの触媒金属ナノ粒子とインターカレーションすることができ、それによって触媒担体として機能します。[6]
- ハロイサイトはCO2 [22]とCH4 [ 23]の吸着への利用が評価されている。
- ハロイサイトはそのナノ構造により、多機能混合マトリックス膜（MMM）の主なナノ構造充填剤として使用され、気体と液体の混合物の分離[24]や水の浄化[25]における新たな可能性を切り開いています。
- ハロイサイトナノチューブはナノ粒子を支持するだけでなく、丸くよく分散したナノ粒子（NP）を生成するためのテンプレートとしても使用できます。たとえば、制御されたサイズ（約7nm）のビスマスおよびビスマスサブカーボネートNPが水中で合成されました。重要なのは、ハロイサイトを使用しない場合、丸い球体ではなく大きなナノプレートが得られることです。[26]
- ハロイサイトは水の浄化にも使われており、例えば2種類のアゾ染料がポーランドのドゥニーノ鉱床のハロイサイトに吸着して水溶液から除去された。 [27]
- ハロイサイトには多くの利点があり、ナノコンテナとして報告されています。[28] [29]
- ハロイサイトは、酸化アルミニウムの選択エッチングと熱還元により、リチウムイオン電池のアノード材料として多孔質シリコンナノチューブを製造するためにも使用できます。[30]
- ナノコンポジット（例えば熱可塑性ポリウレタン）のナノフィラーとして機械的、物理化学的、生物学的特性に作用する。[31]
化学と鉱物学
2種類の市販グレードのハロイサイトの典型的な化学分析と鉱物学的分析は以下のとおりです。[32]
参考文献
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