[發明專利]利用天然一維納米黏土礦物制備二氧化硅納米材料的方法

有效

• 申請號: 201910033272.4
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109574024B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王文波;王愛勤;牟斌;朱永峰;惠愛平;康玉茹
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B82Y40/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種利用天然一維納米黏土礦物制備二氧化硅納米材料的方法，是將天然一維納米黏土礦物粉體與還原劑均勻混合后，在300~600℃熱活化1~2h；將熱活化黏土礦物按固液質量比1:5~1:10分散到酸溶液中，在40~75℃溫度下酸溶蝕處理2~7.5h，得到的產物經過固液分離、干燥、粉碎，過篩，得到二氧化硅納米材料。本發明通過還原過程將天然一維納米黏土礦物中的八面體層中Fe(III)轉變為Fe(II)，用較低酸濃度進行酸溶蝕處理，將天然一維納米黏土礦物轉變為一維二氧化硅納米材料，且一維二氧化硅納米材料的長度沒有減少，產品長徑比高，穩定性好，粒度均勻，可用于工程塑料、橡膠、催化、等多個領域。

技術領域

本發明涉及一種利用天然一維納米黏土礦物制備二氧化硅納米棒、納米纖維和納米管的方法，屬于非金屬礦深加工和納米材料制備技術領域。

背景技術

一維納米二氧化硅材料因具有高表面活性、低膨脹系數及良好的電絕緣性等優異特性，在高分子材料增韌補強、光電太陽能電池、催化劑載體和鋰電池電極及隔膜材料等領域中發揮著不可替代的重要作用。目前制備納米二氧化硅材料的方法主要是模板法，利用模板的導向作用形成前驅體，再除去模板即可得到一維納米二氧化硅材料。然而，模板法制備一維納米二氧化硅通常需要使用模板劑或模板洗脫劑，制備過程比較復雜，生產條件苛刻，生產成本高，而且還會引起環境污染。因此，開發低成本、高效率的一維納米二氧化硅材料的制備具有重要意義。

凹凸棒石、海泡石和埃洛石等天然黏土礦物具有一維納米棒、納米纖維和納米管狀晶體形貌，結構骨架主要由硅氧四面體和鋁（或鎂、鐵）氧八面體組成。四面體層和八面體層通過Si-O-M鍵連接，形成了晶體形貌不同的黏土礦物。在酸性條件下，晶體結構中的氧化硅骨架較為穩定，但八面體層中的金屬離子可以被酸溶出，從而得到與黏土礦物初始形貌相同的二氧化硅材料，為制備一維二氧化硅材料提供了新思路。目前對凹凸棒石、海泡石和埃洛石等黏土礦物進行酸處理的研究較多，但主要集中在除去碳酸鹽雜質、活化表面基團、疏通孔道和提高白度方面，而利用天然一維黏土礦物制備納米二氧化硅材料的研究和應用關注不多。