[發明專利]一種制備微觀層狀晶體結構材料的高溫熔融鹽方法

有效

• 申請號: 201610156261.1
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105819413B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 肖巍;周靜;黃飛帆;汪的華
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C01B21/082
• 分類號: C01B21/082;C01G39/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及一種新型的高溫熔融鹽制備功能材料方法，尤其適用于制備具有微觀層狀晶體結構的材料。

背景技術

層狀納米材料是一類具有特殊的形貌結構和界面性質以及多種優異性能的新型納米功能材料，是目前化學與材料研究領域的前沿與熱點，在光催化、鋰/鈉離子電池、太陽能電池、功能陶瓷等領域具有廣闊的應用前景。層狀化合物具有二維層板結構，二維層板定向有序排列形成三維晶體結構，其層板化學組成、層間離子種類和數量、晶體粒徑及其分布十分多元化且具有可調控性。層狀化合物的結構特點使得某些物質在一定條件下可以插入層間空隙將層板撐開，同時不破壞層狀化合物原先的結構，從而得到性質更加優良的復合材料。因此層狀納米材料層間相對穩定是保證層狀納米材料性能的關鍵。

而目前層狀納米材料的合成方法，如高溫熱解、高溫高壓合成、電化學沉積等方法，得到的層狀材料普遍存在不穩定、易團聚等缺點，極大地影響了層狀納米材料的應用性能。因此為了得到結構更加穩定、性能更優的層狀納米材料，對層狀納米材料的制備方法還需進一步研究和改進。

發明內容

在此背景下，本發明的目的在于提供了一種制備微觀層狀晶體結構材料的高溫熔融鹽方法，通過該方法制備的層狀材料不易團聚、結構更加穩定且性能更優。

本發明的一種制備微觀層狀晶體結構材料的高溫熔融鹽方法，包含以下步驟：

(1)將固態鹽置于密閉的耐高溫坩堝中加熱，使其熔融成離子液體；

(2)向密閉的坩堝內通入惰性氣體，將層狀材料的前驅物壓片包裹，置入熔融鹽中反應，反應過程在惰性氣體氣氛中進行；

(3)反應一定時間后取出，將所得產物先放入去離子水中浸泡再用去離子水和乙醇離心清洗數次，烘干后得到層狀材料。

所述的前驅物為三聚氰胺、四硫代鉬酸銨或四硫代鎢酸銨。

所述鹽選自氯化物鹽、氟化物鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽的任意種類鹽或者混合種類鹽的一元、二元、三元或多元鹽。

所述氯化物鹽選自LiCl，NaCl，KCl、CaCl₂和MgCl₂，所述氟化物鹽選自LiF，NaF，KF、CaF₂和MgF₂，所述碳酸鹽選自Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、CaCO₃和MgCO₃，所述硝酸鹽選自LiNO₃、NaNO₃、KNO₃、Ca(NO₃)₂和Mg(NO₃)₂，所述硫酸鹽選自Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄、CaSO₄和MgSO₄。

優選地，所述鹽為摩爾比為47.5:15:37.5的LiCl，NaCl，KCl三元氯化物鹽，或摩爾比為43.5:31.5:25的Li₂CO₃，Na₂CO₃，K₂CO₃三元碳酸鹽。

上述摩爾比的三元氯化物鹽或三元碳酸鹽的共熔點最低，其中摩爾比為47.5:15:37.5的LiCl，NaCl，KCl三元氯化物鹽的熔點為399℃，摩爾比為43.5:31.5:25的Li₂CO₃，Na₂CO₃，K₂CO₃三元碳酸鹽的熔點為393℃。采用其他摩爾比的混鹽，也可以得到具有微觀層狀晶體結構的材料。

步驟(1)中鹽的處理步驟為：將鹽稱好機械混合均勻放入坩堝中升溫至100—300℃后保溫12—48h烘干鹽中水分，繼續升溫至鹽熔點以上，保溫至鹽完全融化。

優選地，步驟(1)升溫過程的升溫速率為1—20℃/min。

步驟(2)中將前驅物置入熔融鹽的方法為：將前驅物用泡沫鎳或泡沫銅包覆，纏到鉬絲上，浸入高溫熔融鹽中。

步驟(2)中前驅物在熔融鹽中的反應時間為1—100min。