[發明專利]以埃洛石為原料制備二氧化硅納米管的方法

無效

• 申請號: 201110205491.X
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102275938A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 舒國晶;嚴春杰;肖國琪;袁六四;夏云山
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;云南天鴻高嶺礦業有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及二氧化硅納米管的制備方法，特別是涉及到一種以埃洛石為原料制備二氧化硅納米管的方法。

技術背景

埃洛石是一種天然納米管狀硅酸鹽礦物，屬高嶺石族，為1∶1型二八面體型結構，化學成分為Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈·4H₂O。埃洛石粘土細膩，雜質低。埃洛石通常呈致密塊狀或土狀；在電子顯微鏡下可見晶體呈直的或彎曲的管狀形態。

SiO₂本身是在自然界和工業技術應用中普遍存在的氧化物，應用范圍極其廣泛。SiO₂納米管具有很好的親水性，易于形成懸浮分散液，內外管壁都可以進行表面功能化處理。而且，它具有優異的生物相容性，室溫下在可見光范圍內能激發出2.8-3.0eV的熒光，可用于生物分析、分離的主體材料。另外，SiO₂納米管在光電納米器件中有極大的應用潛力。

目前制備二氧化硅納米管的方法主要采用模板法，a)利用凝膠因子為模板制備二氧化硅納米管，專利《一種制備二氧化硅納米管的方法》(CN?1270973C)利用凝膠因子在很低的濃度下形成的纖維狀聚集體為模板，以TEOS為硅源，在室溫下，經過溶膠/凝膠聚合，形成穩定的凝膠體系，減壓移出溶劑，經煅燒移出體系中的有機物，制得了SiO₂納米管。b)利用酒石酸銨晶體為模板制備二氧化硅納米管，專利《一種二氧化硅納米管的制備方法》(CN?100537854C)在一定濃度的酒石酸的乙醇溶液中，加入氨水進行反應生成酒石酸銨棒狀晶體；然后邊攪拌邊加入硅酸酯，其水解產物沉積于模板的外表面，反應完全后用水洗滌除去酒石酸銨模板，即得到二氧化硅納米管。c)利用碳納米管為模板合成二氧化硅納米管，專利《以多壁碳納米管為模版制備二氧化硅納米管的方法》(CN?101318658?B)將多壁碳納米管溶解于檸檬酸和乙醇溶液中超聲分散，加入APTS形成晶種，調節pH值加速了TEOS的水解速度，通過形成的晶種包覆在碳管上，經過高溫煅燒，即得到二氧化硅納米管。

然而上述方法所采用的原料多為化學試劑，制備的產物大部分為二氧化硅顆粒，二氧化硅納米管的產率較低，產量小，成本高，難于推廣應用。因此，尋找低成本、高效率、高產率的二氧化硅納米管的制備方法來推動其應用研究十分重要。

天然非金屬礦物里面多含硅，以其為硅源，通過酸溶或堿溶可以得到SiO₂。但目前研究以天然礦物制備二氧化硅納米管的文獻較少，但制備白炭黑的文獻較多。

利用高嶺土制備白炭黑主要有兩種方法，較為普遍的是對高嶺土先經過煅燒活化，之后酸溶出鋁質，即得到白炭黑。專利《以高嶺土為原料制備超細白炭黑和納米氧化鋁的方法》(CN?101249965A)將高嶺土經過煅燒、浸提和過濾得到含有二氧化硅的濾液和含有三氯化鋁的濾餅，最后通過對濾液和濾餅的除雜和后處理獲得最終產品納米氧化鋁粉體和超細白炭黑粉體。專利《高嶺土分解法制取白炭黑的方法》(CN?1318512A)將高嶺土礦焙燒，經硫酸、稀硝酸兩次反應，過濾、洗滌至中性后再次煅燒即得白炭黑。專利《沉淀法白炭黑的一種新生產方法》(CN?1094696A)采用精選后的高嶺土代替傳統的水玻璃法生產沉淀法白炭黑。專利《高嶺土制取聚氯化鋁及白碳黑的方法》(CN?1046507A)該發明是將工業鹽酸在一定條件下與高嶺土反應，生成物經固液分離，把得到的產物分別加工，即可得到白碳黑及聚氯化鋁。專利《一種利用埃洛石制備白炭黑的生產工藝》(CN?101759191?A)將經過煅燒活化后的埃洛石加入工業鹽酸酸洗得到白炭黑。還有一種是固相反應，在煅燒的時候加入固體反應劑，讓高嶺土中非硅質轉化為可溶性的物質，通過水洗即可除去。專利《用粘土礦物制備白炭黑的煅燒轉化反應工藝》(CN?1244496A)先將粘土礦物與固體反應劑混合之后煅燒，加水溶解煅燒產物，洗滌、烘干后得到白炭黑。