[發明專利]一種磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片及其制備方法

有效

• 申請號: 201910090566.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109794217B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 宋懷兵;潘玉鳳;嚴春杰;周森;劉意;周云飛
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明提供一種磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片的制備方法，包括以下步驟：稱取鈣基蒙脫石分散在乙醇和水的混合溶液中，配制成鈣基蒙脫石懸浮液；向所述鈣基蒙脫石懸浮液中加入無水碳酸鈉，球磨后老化，得到固液混合物；對所述固液混合物進行離心分離，得到固體物，洗滌、干燥，即得到鈉基蒙脫石；將所述鈉基蒙脫石分散在磷酸中，磁力攪拌的同時進行超聲振蕩，使鈉基蒙脫石均勻分散在磷酸中，即得到磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片。本發明提供的方法通過磷酸溶劑輔助液相超聲剝離，可以將鈉基蒙脫石制備成比表面積高達318.23m²/g的二維蒙脫石納米片，為礦物材料的吸附應用提供了新思路。

技術領域

本發明涉及礦物功能材料技術領域，尤其涉及一種磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片及其制備方法。

背景技術

自從2004年Geim和Novoselov等人使用微機械剝離法成功剝離單層石墨烯后，二維材料就成為了當今科學界關注的熱點。而與石墨烯類似的其他二維材料如層狀金屬氧化物、過渡金屬硫化物(例如MoS₂、MoSe₂、WSe₂等)、六角形氮化硼等，由于其固有的層狀結構特性，易制備成二維納米片材，近年來也成為了光電領域的研究熱點。

蒙脫石作為層狀材料的一種，它是一種中間為鋁氧八面體、上下為硅氧四面體所組成的三層片狀結構的黏土礦物，在晶體構造層間含水及一些交換陽離子，有較高的離子交換容量，具有較高的吸水膨脹能力。蒙脫石晶體屬單斜晶系的含水層狀結構硅酸鹽礦物。蒙脫石的用途多種多樣，人們將它的特性運用到化學反應中以產生吸附作用和凈化作用。它還可以作為造紙、橡膠、化妝品的填充劑，石油脫色和石油裂化催化劑的原料等，還可作為地質鉆探用泥漿，冶金用粘合劑及醫藥等等方面(主要制造蒙脫石散)。而將其制備成二維納米材料可以很大程度地增大它的比表面積，最大限度地發揮蒙脫石的吸附和藥用價值。基于此，人們采用各種方式對其進行插層和減薄。

常用減薄方法是通過分子束外延(MBE)法、濕化學策略、機械剝離等。MBE的生長是有希望的，但其生產率受到其較少的可接近性，苛刻條件，特殊基材要求以及由于它們與基材的界面結合而導致的材料固有性質的改變而受到嚴重限制。另一方面，濕化學方法通常涉及復雜的程序，納米片在小面積生產。此外，在大多數這些濕化學過程中使用表面活性劑通常不希望用于其他應用，例如電子器件，自旋電子和催化。因此，非常需要開發一種替代的簡便且具有成本效益的策略，以便進行急需的基礎研究，以探索其基本性質和潛在應用。相比之下，液相超聲剝離法更為簡單、經濟。

機械剝離法是一種簡單、經濟的減薄方法，但單純的機械球磨、超聲并不能很好地達到減薄鈉基蒙脫石的效果。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片的制備方法，利用本發明提供的制備方法能夠制得比表面積大的鈉基蒙脫石超薄納米片。

本發明提供一種磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，稱取鈣基蒙脫石分散在乙醇和水的混合溶液中，配制成鈣基蒙脫石懸浮液；

步驟S2，向鈣基蒙脫石懸浮液中加入無水碳酸鈉，球磨后老化，得到固液混合物；

步驟S3，對固液混合物進行離心分離，得到固體物，洗滌、干燥，即得到鈉基蒙脫石；

步驟S4，將鈉基蒙脫石分散在磷酸中，磁力攪拌的同時進行超聲振蕩，使鈉基蒙脫石均勻分散在磷酸中而不沉底，即得到磷酸剝離鈉基蒙脫石超薄納米片。

進一步地，步驟S1中，乙醇和水的混合溶液中，乙醇和水的體積比為1:9，配制的鈣基蒙脫石懸浮液的固液質量比為5％：95％。

進一步地，步驟S2中，加入的無水碳酸鈉的質量為鈣基蒙脫石質量的5％，球磨的時間為3h，老化的時間為24h。