什么是能源礦物材料？有哪些最新研究成果？

新興能源的開發(fā)是世界各國關(guān)注的重點(diǎn)，與此相關(guān)的新材料、新技術(shù)研發(fā)是近年的研究熱點(diǎn)。

能源礦物材料是指能實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)所需的礦物材料，一些天然礦物具有獨(dú)特的成分、礦物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或者形貌，并且來源廣泛、價(jià)格低廉，可用作電池、電容器材料或作為載體或模板制備催化材料或電池、電容器材料，也可用于制備光伏用材料、儲(chǔ)氫儲(chǔ)氣材料、相變儲(chǔ)能材料和高導(dǎo)熱材料等，滿足新能源領(lǐng)域的發(fā)展需求。

1、電池材料

礦物材料可作為原料或與其他材料復(fù)合用作電池材料，其中部分礦物提純、處理后可直接用作電池材料。

相關(guān)研究進(jìn)展：

Chen等以天然海泡石為原料制備出一維硅納米棒，將其作為鋰離子電池的負(fù)極材料，礦物復(fù)合材料顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

Fan等將天然黑滑石進(jìn)行酸處理制備出新型氟碳材料，作為鋰離子電池負(fù)極，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

Jiang等以天然輝鉬礦為原料，經(jīng)過破碎、磨礦、浮選、機(jī)械剝離和分級(jí)工藝制備出了一系列不同粒徑的片狀MoS2，獲得了具有高容量的鋰離子電池負(fù)極材料。

Zhou等以天然黃銅礦為原料，通過簡單的浮選和酸浸工藝制備得到了產(chǎn)率高、純度高的微米級(jí)CuFeS2，礦物復(fù)合材料將其作為鋰離子電池負(fù)極材料，顯示出了優(yōu)良的倍率性能和良好的循環(huán)性能。

Nair等利用天然輝銻礦粉體作為真空鍍膜太陽能電池的蒸發(fā)源，得到的Sb2S0.5Se2.5太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為4.24%。

2、儲(chǔ)氣材料

化石燃料的日益消耗，使人類面臨著能源短缺的嚴(yán)峻考驗(yàn)。氫能以及甲烷等新型能源的有效開發(fā)和利用需要解決氣體的制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用三大問題。由于氣體燃料極易著火和爆炸，其運(yùn)輸和儲(chǔ)存成為其開發(fā)利用的核心。

有研究顯示，黏土礦物對頁巖氣藏的形成和開發(fā)具有一定的積極意義，并且具有儲(chǔ)氣性能。也有研究將坡縷石、微孔活性炭、沸石等進(jìn)行復(fù)合用于儲(chǔ)氫，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)可調(diào)的新型材料是未來儲(chǔ)氫介質(zhì)的發(fā)展趨勢。

相關(guān)研究進(jìn)展：

Liu等研究發(fā)現(xiàn)在高壓條件下，蒙脫石、高嶺石及伊利石對CH4的具有良好的吸附性能；

Jin等發(fā)現(xiàn)管狀埃洛石具有良好的穩(wěn)定性和高的氫吸附能力，在室溫儲(chǔ)氫方面有極大潛力；

不同礦物材料的復(fù)合，是儲(chǔ)氣材料新的研究方向。有研究以凹凸棒石為模板制得介孔凹凸棒石/碳復(fù)合材料，具有良好的儲(chǔ)氫性能。

3、儲(chǔ)熱保溫及耐火材料

相變儲(chǔ)熱材料成為建筑節(jié)能外墻保溫隔熱材料研究的新方向，近十年來，以礦物棉、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、黏土礦物（凹凸棒石、埃洛石、高嶺石、蒙脫石）、硅藻土等為原料制備新型保溫隔熱材料的研究取得了較大進(jìn)展，一批有應(yīng)用潛力的新型礦物材料被研發(fā)出來。

相關(guān)研究進(jìn)展：

Gao等利用珍珠巖尾礦制備了一種新型泡沫保溫材料，其質(zhì)輕且隔熱性能優(yōu)異。

趙英良等以偏高嶺土為主要原料，制備出新型保溫材料。

4、發(fā)光功能礦物材料

天然螢石具有發(fā)光性能，因此螢石結(jié)構(gòu)的化合物可作為很好的發(fā)光材料基質(zhì)，通過稀土離子摻雜可制備性能優(yōu)異的發(fā)光材料。除此之外，還有冰晶石結(jié)構(gòu)及磷灰石結(jié)構(gòu)的熒光粉被制備出，其發(fā)光性能和能量傳遞機(jī)理也有詳細(xì)的研究。

相關(guān)研究進(jìn)展：

Yang等采用高溫固相燒結(jié)方法合成了系列螢石結(jié)構(gòu)的熒光粉；

Lv等制備了基于黏土礦物的熒光材料，可用于對液相和氣相中的苯酚的檢測和定量。