[發明專利]一種利用硼酸鈉制備粒狀錳方硼石納米材料的方法

有效

• 申請號: 201310276318.8
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103318905A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 曹林;梁棟;龔立麗;舒曉寧;賈成廠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01B35/18
• 分類號: C01B35/18;B82Y30/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于無機化工工藝技術領域，特別是提供了一種利用硼酸鈉制備粒狀錳方硼石納米材料的方法，利用化學藥品制備出粒狀錳方硼石納米材料。

背景技術

錳方硼石（Mn₃B₇O₁₃Cl）是一種罕見的礦石，1957在美國油田回收的鹵水中首次發現錳方硼石礦物，隨后R.M.Honea等對錳方硼石化學成分、晶體結構、形態物理性質等進行了系統研究,1962年以產地命名為“Chambersite”。

1975年前蘇聯別洛夫院士等，用原子核γ-射線共振法研究錳方硼石，確定了該礦物的基本結構是硼氧骨架。俄國學者對錳方硼石化學成分(Mn₃B₇O₁₃Cl)、晶體結構（斜方晶系）、形態物理性質等進行了初步研究。錳方硼石以其獨特的大分子結構和其優異的性能被用作發光玻璃、發光基質材料、介電材料及核防護材料等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用硼酸鈉制備粒狀錳方硼石納米材料的方法。本發明是將多元羥基羧酸（如檸檬酸）和某些陽離子形成多堿螯合物。這種螯合物在多元醇（如ethylene?glycol）存在的情況下發生縮聚反應形成中間體樹脂，然后將樹脂煅燒而制備粉體。具體工藝如下：

1．60～80℃水浴加熱并不斷攪拌的情況下，將MnCl₂溶液和檸檬酸（AR）混合，至溶液澄清，得到溶液A，其中錳離子和檸檬酸根離子摩爾比為1：1.5。

2．60～80℃水浴加熱并不斷攪拌的情況下，將Na₂B₄O₇溶液和檸檬酸（AR）混合，至溶液澄清，然后混入1%左右的CTAB（十六烷基三甲基溴化銨），至溶液澄清。得到溶液B，其中硼酸根離子和檸檬酸根離子摩爾比為1：1.5。

3.將A、B溶液混合，并將水域溫度升高到90～100℃攪拌15分鐘，將溶液PH調節至5，得到溶液C。

4.在溶液C中加入聚乙二醇，（檸檬酸與聚乙二醇摩爾比1:3），繼續攪拌15～20分鐘。

5.放到恒溫干燥箱中130～150℃干燥，去除多余的水，在這一過程中混合液將變成黑色粘稠狀膠體。然后將黑色粘稠膠狀體在170～190℃真空干燥，從而去除附著的聚乙二醇，形成蓬松的黑色前驅體。

4．然后將該前驅體在600～700℃保溫3～4h，形成灰白色蓬松狀固體，在研缽中碾磨5min得到納米粉體。

5.對納米粉體水洗，過濾，去掉粉體中的NaCl，烘干，然后再次碾磨5min左右，得到純的納米粉體。

本發明的優點在于，方法簡單，易于控制，材料穩定，應用領域廣泛。

附圖說明

圖1為本發明粒狀納米顆粒的電子顯微鏡照片，照片中可看到直徑約40納米的錳方硼石顆粒。

具體實施方式

實施例1

1.80℃水浴加熱并不斷攪拌的情況下，將MnCl₂溶液和檸檬酸（AR）混合，至溶液澄清，得到溶液A，其中錳離子和檸檬酸根離子摩爾比為1：1.5。

2．80℃水浴加熱并不斷攪拌的情況下，將Na₂B₄O₇溶液和檸檬酸（AR）混合，至溶液澄清，然后混入1%左右的CTAB，至溶液澄清。得到溶液B，其中硼酸根離子和檸檬酸根離子摩爾比為1：1.5。

3．將A、B溶液混合，并將水域溫度升高到90～100℃攪拌15分鐘，將溶液PH調節至5，得到溶液C。

4.在溶液C中加入聚乙二醇，（檸檬酸與聚乙二醇摩爾比1:3），繼續攪拌15分鐘。

5.放到恒溫干燥箱中130℃干燥，去除多余的水，在這一過程中混合液將變成黑色粘稠狀膠體。然后將黑色粘稠膠狀體在170℃真空干燥，從而去除附著的聚乙二醇，形成蓬松的黑色前驅體。

4．然后將該前驅體在600℃保溫3～4h，形成灰白色蓬松狀固體，在研缽中碾磨5min得到納米粉體。