專利名稱：納米硅鋁管材料的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米材料，尤其是涉及一種納米硅鋁管材料的生產方法。
背景技術：
當粒子尺寸進入納米量級(l 100nm)時，由于納米粒子的表面原子與體相總 原子數(shù)之比隨粒徑尺寸的減小而急劇增大，使其顯示出強烈的體積效應(即小尺寸 效應)、量子尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應。納米級材料(10 100ran) 由于具有尺寸小，比表面積大及量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特點，使之 具有與常規(guī)材料不同的一些新特性，因此近年來有關對納米材料的制備、性能及 應用的研究在國內外一直受到廣泛的關注。
納米管是納米材料中一種一維尺寸上屬于納米的特殊功能材料，是納米復合 材料最重要的填充材料。目前研究者已經發(fā)現(xiàn)了很多納米管材料，如碳納米管， 硅納米管，二氧化鈦納米管，高分子納米管等。如專利CN1669920公開了一種陽 極氧化鋁模板中一維硅納米結構的制備方法，專利CN1318513涉及一種以高嶺土 為原料制備二氧化硅納米管和三氧化二鋁納米晶的方法，專利CN1544325公開了 一種模板法制備二氧化硅納米管的方法，專利JP2005139044涉及單晶二氧化硅納 米管的制備，專利W02004014799涉及一種制備中孔氧化鋁分子篩和/或氧化鋁納 米管的方法等等。碳納米管是人們最早發(fā)現(xiàn)的天然納米材料，由于其特殊的結構 特點和譜學性質， 一直成為材料科學中研究的熱點。日前，研究者們通過很多合 成途徑都可以獲得碳納米管材料，其也是目前得到廣泛應用的納米管材料之一。 但是，由于其特殊的制備方法導致生產碳納米管的成本非常昂貴，遠遠超過了現(xiàn) 實應用領域接受的范圍，在很多領域仍然處在研究階段；同時除了價格因素外， 產率低也是制約碳納米管及其他納米管材料得以普及應用的重要因素。
為了解決納米管材料生產成本問題，尋找一種制備簡單、低成本、高產率的 納米管材料的生產方法和生產技術是當前研究者們研究的重點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、產率高的納米硅鋁管材料的生產方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術方案
本發(fā)明所述的納米硅鋁管材料的生產方法，包括下述加工步驟
第一步取硅鋁礦原料經7jC洗、過濾、烘干、球磨、過篩，得到制備納米硅
鋁管的初級粉料；
第二步取第一步的初級粉料和濃度為0. 2-0. 8mol/L的無機酸溶液按照固、 液質量比1: 5-15的比例進行混合，在80-100°C溫度下攪拌處理4-16小時后， 過濾、洗滌、干燥得到酸化粉狀產品；
第三步將上述酸化粉狀產品與濃度為0. 1-0. 5%的聚乙烯醇或聚乙二醇溶液 按照固、液質量比1: 5-15的比例混合，在90-100。C溫度下攪拌處理10-15小時， 經過濾、洗滌、干燥得到納米硅鋁管材料。
所采用的硅鋁礦原料的化學成分為A1A: 30-40%， Si02: 40-50%， K20〈0. 5%， Na20〈0. 33%, FeO〈0. 33%, H20: 9-29%。
所述的無機酸溶液為鹽酸、硫酸或磷酸溶液。所得到的納米管成品具有20nm左右內孔直徑，長度約500-1000nm，比表面 積為40-80m7g，孔容為0. 23-0. 37cc/g。
本發(fā)明的優(yōu)點在于采用天然礦物質資源硅鋁礦為原料，利用常規(guī)的生產流程 生產出高質量的納米硅鋁管成品，其生產成本遠遠低于目前所有納米管的生產成 本，而產率卻高達99%以上，為納米材料的普及應用提供了條件。


圖1為實施例1產品樣品的SEM和TEM圖。 圖2為實施例2產品樣品的SEM和TEM圖。 圖3為實施例1中酸化粉狀產品樣品的SEM圖。
圖4為實施例1產品樣品分別經酸處理、高分子處理和850°C焙燒后的XRD圖。
具體實施方式
實施例h
本發(fā)明所述的納米硅鋁管材料的生產方法，包括下述加工步驟 第一步，取硅鋁礦原料經水洗、過濾、烘干、球磨成粉狀；
第二步，按照固、液質量比l: 5的比例與0.2mol/L的鹽酸溶液進行混合， 在8(TC溫度下攪拌處理4小時后，過濾、洗滌、干燥后得到酸化粉狀產品，該產 品的比表面積為23mVg，孔容為0.24cc/g，其SEM圖如圖3所示；
第三步，將上述酸化粉狀產品與濃度為0. 1%的鏈狀高分子聚乙烯醇溶液按照 固、液質量比l: 5的比例混合，在90。C溫度下攪拌處理10小時，經過濾、洗滌、 干燥得到納米硅鋁管材料，該納米管材料具有20nm左右的內孔直徑，長度約 500-800nm，產率為99%，比表面積為54mVg，孔容為0. 34cc/g。該納米管樣品的 SEM和TEM圖如圖1所示，經酸處理后樣品的XRD圖如圖4 (A)所示，經高分子 處理后樣品的XRD圖如圖4 (B)所示，將高分子處理的樣品在850°C焙燒后的XRD 圖如圖4 (C)所示，其比表面積為87mVg，孔容為0.39cc/g。
實施例2:
本發(fā)明所述的納米硅鋁管材料的生產方法，包括下述加工步驟 第一步，取硅鋁礦原料經水洗、過濾、烘干、球磨成粉狀； 第二步，按照固、液質量比l: 10的比例與0.5mol/L的硫酸溶液進行混合， 在100。C溫度下攪拌處理6小時后，過濾、洗滌、干燥后得到酸化粉狀產品；
第三步，將上述酸化粉狀產品與濃度為0. 3%的鏈狀高分子聚乙烯醇溶液按照 固、液質量比1: 8的比例混合，在90。C溫度下攪拌處理15小時，經過濾、洗滌、 干燥得到納米硅鋁管材料，該納米管具有20nm左右的內孔直徑，長度約 500-1000nm，產率為98%,比表面積為46mVg，孔容為0. 26cc/g。該納米管樣品 的SEM和TEM圖如圖2所示。 實施例3:
本發(fā)明所述的納米硅鋁管材料的生產方法，包括下述加工步驟
第一步，取硅鋁礦原料經水洗、過濾、烘干、球磨成粉狀；
第二步，按照固、液質量比l: 10的比例與0.8mol/L的磷酸溶液進行混合， 在80。C溫度下攪拌處理8小時后，過濾、洗漆、干燥后得到酸化粉狀產品；
第三步，將上述酸化粉狀產品與濃度為0. 5%的高分子聚乙烯醇溶液按照固、 液質量比l: IO的比例混合，在10(TC溫度下攪拌處理10小時，經過濾、洗滌、 干燥得到納米硅鋁管材料，該納米管具有20nm左右的內孔直徑，長度約
500-1000nm，產率為99%,比表面積為64m2/g，孔容為0. 31cc/g。 實施例4:
本發(fā)明所述的納米硅鋁管材料的生產方法，包括下述加工步驟 第一步，取硅鋁礦原料經水洗、過濾、烘干、球磨成粉狀； 第二步，按照固、液質量比l: 5的比例與0.2mol/L的鹽酸溶液進行混合， 在80T溫度下攪拌處理4小時后，過濾、洗滌、干燥后得到酸化粉狀產品；
第三步，將上述酸化粉狀產品與濃度為0. 1%的鏈狀高分子聚乙二醇溶液按照 固、液質量比1: 5的比例混合，在90。C溫度下攪拌處理10小時，經過濾、洗滌、 干燥得到納米硅鋁管材料，該納米管材料具有20nm左右的內孔直徑，長度約 500-1000nm,產率為99%，比表面積為46m7g，孔容為0. 37cc/g。
權利要求
1、一種納米硅鋁管材料的生產方法，其特征在于它包括下述加工步驟第一步取硅鋁礦原料經水洗、過濾、烘干、球磨、過篩，得到制備納米硅鋁管的初級粉料；第二步取第一步的初級粉料和濃度為0.2-0.8mol/L的無機酸溶液按照固、液質量比1∶5-15的比例進行混合，在80-100℃溫度下攪拌處理4-16小時后，過濾、洗滌、干燥得到酸化粉狀產品；第三步將上述酸化粉狀產品與濃度為0.1-0.5％的聚乙烯醇或聚乙二醇溶液按照固、液質量比1∶5-15的比例混合，在90-100℃溫度下攪拌處理10-15小時，經過濾、洗滌、干燥得到納米硅鋁管材料。
2、 根據(jù)權利要求1所述的納米硅鋁管材料的生產方法，其特征在于所述 硅鋁礦原料的化學成分為A1203 : 30-40%， Si02: 40-50%， K20〈0. 5%， Na20〈0. 33%， Fe(XO. 33%， H20:9—29%。
3、 根據(jù)權利要求1所述的納米硅鋁管材料的生產方法，其特征在于所述 的無機酸溶液為鹽酸、硫酸或磷酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本、高產率納米硅鋁管的生產方法，該生產方法第一步首先取一定量硅鋁礦物資源，經過水洗、過濾、烘干、球磨、過篩后得到初級原料；第二步將上述原料按照固液質量比1∶(5-10)與無機酸液體溶液(0.2-1mol/L)進行混合，在80-100℃攪拌條件處理4-6h后，過濾、洗滌和干燥得到酸化樣品；第三步將酸化樣品與鏈狀高分子溶液按照固液質量比1∶(5-10)比例混合，高分子溶液的濃度為0.1-5％，在90-100℃攪拌條件下處理10-15h，經過過濾、洗滌、干燥得到納米硅鋁管粉體。本發(fā)明旨在提供一種低成本、高產率生產納米硅鋁管的生產方法，納米管具有20nm左右的內孔直徑，長度約500-1000nm，比表面積為40-80m²/g，孔容為0.23-0.37cc/g。
文檔編號C04B35/14GK101182194SQ200710189888
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權日2007年11月2日
發(fā)明者孔令月, 程志林, 斌 馬 申請人:鄭州金陽光陶瓷有限公司