高岭土基锂霞石玻璃陶瓷的微观结构与光催化性能研究及其在微电子领域的应用前景

《Applied Clay Science》：Microstructural, physico-mechanical, optical and photocatalytic characteristics of kaolin-based eucryptite glass ceramics

本文系统研究了以天然高岭土为原料制备锂铝硅酸盐（LAS）玻璃陶瓷的工艺特性，通过多种表征技术（XRD、SEM-EDAX、DSC等）揭示杂质氧化物对β-锂霞石（eucryptite）结晶行为的调控机制，成功开发出具有近零热膨胀系数（CTE=-0.76×10-7°C-1）和优异光催化性能（MB染料降解率92%）的新型材料，为微电子封装和环境修复领域提供了低成本解决方案。

　　

亮点

本研究采用三种不同品位的开采高岭土样品（隶属西奈锰业公司，埃及南西奈省），通过破碎、研磨和63微米筛分制备原料。以碳酸锂（西班牙巴塞罗那Panreac Química公司）作为锂源，按接近锂辉石化学计量组成设计配料方案。

材料表征

KL1、KL2和KL3生料批次的粒度分布D₁₀、D₅₀和D₉₀分别为0.7-0.8微米、3-5.3微米和15.7-35.7微米（图1）。KL1为最粗批次（D₉₀=35.7微米），而KL3为最细批次（D₉₀=15.7微米）。所有批次中非粘土矿物主要为石英（2-41wt.%）、锐钛矿（1-4wt.%）和碳酸锂（35-45wt.%）。

结论

采用不同成分的开采高岭土成功制备高岭土-碳酸锂生料，经熔融和900°C/2小时块体烧结获得锂铝硅酸盐基玻璃陶瓷。通过X射线衍射（XRD）、X射线荧光（XRF）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电镜-能谱联用（SEM-EDAX）、热膨胀分析、阿基米德法、维氏硬度、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和光催化降解等多项技术对原料及玻璃陶瓷进行表征，并结合Factsage（8.3）热化学模拟软件深入解析材料特性。