[發明專利]一種硅藻土基多功能微孔陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 200710117627.5
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101328060A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 鄭水林;高如琴;許輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B38/00;C04B35/63
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1.技術領域

本發明涉及一種硅藻土基多功能微孔陶瓷材料的制備方法，屬于材料科學 與工程領域。

2.背景技術

多孔陶瓷是一種含有較多孔洞，并且是利用其孔洞結構所具有功能的一類 無機非金屬材料。因其具有熱導率低、滲透性高、高溫穩定性和化學穩定性良 好等特性，在催化、分離、輕質結構材料、生物材料等方面有著廣泛應用而備 受關注。目前，商品化的多孔陶瓷主要是以Al₂O₃，SiC，ZrO₂和莫來石為主要 原料制備的多孔陶瓷，雖然強度較好，但孔徑較寬、較大，而且這些材料的高 價格和制備過程中高的燒成溫度限制了多孔陶瓷在許多方面的推廣和應用。因 此，尋找合適的原料，降低燒結溫度和生產成本，對于多孔陶瓷的廣泛應用有 著積極的作用。

硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類的殘骸在水底沉積，經過地質作用而 逐漸形成的一種非金屬礦產，它獨特的硅藻殼體結構、強吸附性、大比表面積、 高孔隙度、耐高溫等優良性質，在現代工業中，被大量用于化工和環保領域。 近年來，硅藻土以其來源廣泛、價格低廉、內部具有大量微米級以下的微孔而 受到人們的關注。利用硅藻土中原始孔洞的特點，采用加入添加劑和低溫煅燒 工藝使原有孔道保留下來以及骨料顆粒堆積空隙，可以經濟地制得孔徑細小、 分布均勻、成本低廉的多孔陶瓷。該材料不僅可應用在飲料、污水處理、石油 化工等方面的各種超精密和無菌過濾，這種多孔材料還可作為載體(如負載納 米TiO₂)。

電氣石是一種由Al，Na，Ca，Mg，B和Fe等元素組成的含水和氟等的環 狀硅酸鹽礦物。自1989年Nakamura和Kubo發現電氣石存在自發電極、微粒周 圍存在靜電場現象，就此對電氣石的電場效應展開了一系列的研究，由此興起 了電氣石在環境、人體保健領域的研究熱潮。此后，日本、美國等國學者紛紛開 始了這方面的研究，陸續申請了多項專利。但是，在許多應用領域中，電氣石往 往都是以粉體形態出現。然而，由于電氣石超細粉體本身的強極性和顆粒的細 微化，在很多情況下使用不方便，而且難以回收和重復使用。

本發明的目的是針對目前多孔陶瓷材料制備中的不足，以硅藻土為基料， 適量添加超細電氣石粉體，通過對工藝的控制，制備比表面積大、孔徑細小、 質輕、吸附性能好，并對有機污染物具有一定降解能力的硅藻土基多功能新型 陶瓷材料。這種材料具有優良的環境污染治理功能，可用作空氣污染和水污染 治理及載體材料。而且，制備成本低、使用和回收方便，使用過程對環境友好。

3.發明內容

本發明的內容是將硅藻土、電氣石和燒結助劑，按一定比例配料后與水、 分散劑、粘結劑混合，加入裝有研磨介質的磨機內研磨，至一定細度后過濾、 干燥，然后經成型和煅燒，制取硅藻土基多功能微孔陶瓷(圖1)。

其工藝步驟如下：

(1)將硅藻土，電氣石，燒結助劑按一定比例進行配料；

(2)在配好的硅藻土，電氣石，燒結助劑混合料中添加分散劑，粘結劑和水 后，給入研磨機內研磨混合；

(3)將研磨好的混合料過濾、干燥；

(4)將干燥后的混合料成型、煅燒。

以下為本發明的配方和主要工藝條件：

(1)配料

①硅藻土，電氣石，燒結助劑的配料比為硅藻土∶電氣石∶燒結助劑＝70～ 90∶5～25∶1～10；

②電氣石原料的粒度為D₅₀＝0.2～5μm。

(2)硅藻土，電氣石，燒結助劑配合料的研磨混合

①配合料與分散劑、粘結劑及水的配比為：混合料∶分散劑∶粘結劑∶水 ＝100∶0.1～2∶0.5～5∶100～250。

②研磨后漿料粒度分布為D₉₇≤10μm。

(3)成型與煅燒

成型壓力30～80MPa；煅燒溫度850～1050℃，保溫時間1～5h。

用本發明制備的多功能微孔陶瓷，孔徑細小、均勻、孔隙率高。孔徑主要 集中在20nm和200nm，平均孔徑50nm左右，比表面積＞13m²/g，孔隙率≥37％ (圖2～4)。