專(zhuān)利名稱(chēng)：一種云母及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種云母及其制備方法，尤其涉及一種多級(jí)結(jié)構(gòu)云母及其制備方法，屬于非金屬材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
云母是一種造巖礦物，通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。云母的特性是絕緣、耐高溫、有光澤、物理化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的隔熱性、彈性和韌性。加工形成的云母粉還具有較好的滑動(dòng)性和較強(qiáng)的附著力。在工業(yè)上用得最多的是白云母，其次為金云母。其廣泛的應(yīng)用于建材行業(yè)、消防行業(yè)、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、浙青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業(yè)。超細(xì)云母粉還可以作為塑料、涂料、油漆、橡膠等的功能填料，可以提高其機(jī)械強(qiáng)度，增加韌性、附著力、抗 老化、抗腐蝕能力等。由于云母具有絕緣、耐熱、抗酸、抗堿的特點(diǎn)，廣泛用作電氣設(shè)備和電工器材的絕緣材料。CN 102659129A (
公開(kāi)日為2012年09月12日)公開(kāi)了一種超薄合成云母晶體粉的制備方法，將Si02、A1203、MgO, CaO, F按一定比例在電容熔爐中熔融制備得到氟云母，再經(jīng)水力粉碎得到超薄云母超薄晶片，從其SEM圖中可以看到云母晶片厚度約為40(T500nm。CN 1034521A (
公開(kāi)日為1989年08月09日)公開(kāi)了一種氟云母的制備方法，將含有堿化硅氟化物、堿化氟化物和滑石粉末的混合物加熱到70(T900°C得到氟云母。CN 1903721A (
公開(kāi)日為2007年01月31日)以石英砂、氧化鎂、氧化鋁、氟硅酸鉀和碳酸鉀為原料，經(jīng)電加熱熔融制備得到氟云母。CN 101037208A (
公開(kāi)日為2007年09月19日)以高嶺土為原料，將高嶺土與氟硅酸鈉、鎂化合物的混合物加熱到85(T900°C制備得到了膨潤(rùn)性的氟云母。上述方法中，都需要將含有氟化物的原料混合加熱熔融，原料價(jià)格昂貴，加熱熔融能耗聞。具有特殊形貌、尺寸和層次的微/納米材料在基礎(chǔ)科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義，已受到了人們廣泛的關(guān)注。多級(jí)結(jié)構(gòu)的材料是由低維數(shù)的納米顆粒、納米棒或管、納米線及納米片等納米材料作為初級(jí)結(jié)構(gòu)單元，按一定的秩序組裝形成的聚集結(jié)構(gòu)。多級(jí)結(jié)構(gòu)的材料除了低維納米材料的特性外，又由于同時(shí)具有不同的形貌、不同的粒徑或特殊的結(jié)構(gòu)，賦予材料結(jié)構(gòu)單元自組裝產(chǎn)生的耦合效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)等，使得某種或幾種效應(yīng)更加突出，具有一定的特殊性質(zhì)，有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)今設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新材料的一種流行思路。胡寒梅等以CuCl2 · 2H20、SnCl2和硫脲為原料，在乙二醇溶劑熱條件下，制得具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的月季花狀Cu3SnS4微球。所制得的微球由一定厚度的片狀花瓣從同一成核中心向四周輻射生長(zhǎng)組裝而成，而花瓣則是由具有單晶結(jié)構(gòu)的納米薄片通過(guò)范德華力堆疊起來(lái)的(溶劑熱合成多級(jí)結(jié)構(gòu)的Cu3SnS4月季花狀微球，胡寒梅，無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2010年7月，第26卷第7期1189-1194)。設(shè)計(jì)和制備具有特殊形貌、尺寸的多級(jí)結(jié)構(gòu)微/納米材料，并研究材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系是多級(jí)結(jié)構(gòu)材料研究的方向之一。雖然云母在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，但具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母及其合成還尚未見(jiàn)報(bào)道。目前云母礦物的制備多集中在氟云母的制備上，對(duì)于多級(jí)結(jié)構(gòu)云母，少有報(bào)道。因此，本領(lǐng)域有開(kāi)發(fā)一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母。所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母由納米云母片在三維方向排列而成。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述云母的三維結(jié)構(gòu)主要由納米云母片通過(guò)面-面連接、面-端連接或端-端連接方式中的任意I種或至少2種構(gòu)成。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的一級(jí)結(jié)構(gòu)為納米云母片，二級(jí)結(jié)構(gòu)為由納米云母片從同一中心向外輻射構(gòu)成的月季花狀結(jié)構(gòu)，三級(jí)結(jié)構(gòu)為由月季花狀結(jié)構(gòu)堆疊的宏觀 顆粒。優(yōu)選地，所述納米云母片的厚度為5_50nm,例如6nm、12nm、18nm、24nm、29nm、33nm、37nm、41nm、46nm、49nm 等，優(yōu)選 20_50nm。優(yōu)選地，本發(fā)明所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的比表面積為15_300m2/g,例如15. 2m2/g、15. 9m2/g、18m2/g、32m2/g、47m2/g、65m2/g、88m2/g、115m2/g、138m2/g、157m2/g、175m2/g、194m2/g、234m2/g、278m2/g、199m2/g 等，優(yōu)選 100_200m2/g。優(yōu)選地，本發(fā)明所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的孔容為O. 2-20m3/g,例如O. 3m3/g、0. 8m3/g、l. 4m3/g>3. 5m3/g、5. 6m3/g、7. 8m3/g、9. 5m3/g> 12. 3m3/g> 14. 5m3/g> 16. 8m3/g> 18. 4m3/g、19. 6m3/g 等，優(yōu)選 0· 5-1. 5m3/g。優(yōu)選地，本發(fā)明所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母具有酸性，以H+計(jì)，其酸度為O. 0Γ0. Smmol/g,例如 O.02mmol/g、0. 05mmol/g、0. 09mmol/g、0. 12mmol/g、0. 16mmol/g、0. 23mmol/g、0. 29mmol/g、0. 42mmol/g、0. 56mmol/g、0. 73mmol/g、0. 76mmoI /g、0. 78mmoI /g 等。本發(fā)明的目的之二在于提供一種如目的之一所述的多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母的制備方法，所述方法為將高嶺土粉體活化后，與堿金屬化合物和水混合，加熱進(jìn)行水熱處理，固體產(chǎn)物即為多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。優(yōu)選地，所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如氫氧化鉀/氯化鉀、硫酸鉀/碳酸鉀、碳酸鉀/氫氧化鉀/氯化鉀等，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。圖1為本發(fā)明提供的制備多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的工藝流程圖。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的制備方法包括如下步驟( I)將高嶺土粉體進(jìn)行活化，得活化高嶺土粉體；(2)將步驟(I)得到的活化高嶺土粉體與堿金屬化合物、水進(jìn)行混合，得漿料；(3)將步驟(2)所得漿料加熱，進(jìn)行水熱處理；(4)將步驟(3)水熱處理后的產(chǎn)物固液分離，得到的固體產(chǎn)物即為多級(jí)結(jié)構(gòu)云母?！案邘X土” 一詞來(lái)源于中國(guó)江西景德鎮(zhèn)高嶺村產(chǎn)的一種可以制瓷的白色粘土而得名。聞嶺土礦是聞嶺石亞族粘土礦物達(dá)到可利用含量的粘土或粘土巖。聞嶺土主要由小于2個(gè)微米的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物(高嶺石、地開(kāi)石、珍珠石、埃洛石等)組成，理想的化學(xué)式為Al2O3 · 2Si02 · 2H20。高嶺土的礦物成分由粘土礦物和非粘土礦物組成，粘土礦物主要包括高嶺石、迪開(kāi)石、珍珠陶土、變高嶺石(1. Onm和O. 7nm埃洛石)、水云母和蒙脫石；非粘土礦物主要是石英、長(zhǎng)石、云母等碎屑礦物，少量的重礦物及一些自生和次生的礦物，如磁鐵礦、金紅石、褐鐵礦、明礬石、三水鋁石、一水硬鋁石和一水軟鋁石等。優(yōu)選地，本發(fā)明步驟(I)所述高嶺土選自主要物相包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土、迪開(kāi)石的任意I種或至少2種的組合的礦物，所述組合例如高嶺石/埃洛石、珍珠陶土 /迪開(kāi)石、埃洛石/珠陶土、高嶺石/埃洛石/珍珠陶土、高嶺石/埃洛石/珍珠陶土 /迪開(kāi)石 坐寸ο高嶺石是長(zhǎng)石和其他硅酸鹽礦物天然蝕變的產(chǎn)物，是一種含水的鋁硅酸鹽。埃洛石、珍珠陶土、迪開(kāi)石是高嶺石的不同形式，其中埃洛石又稱(chēng)多水高嶺石、敘永石；珍珠陶土是高嶺石族中晶體結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的一種，由6個(gè)高嶺石構(gòu)造層形成一個(gè)單位層；迪開(kāi)石是黏土礦物，是高嶺石的一種變體。本發(fā)明所述高嶺土的典型但非限制性的實(shí)例有高嶺土礦物、埃洛石礦物、珍珠陶土礦物、迪開(kāi)石礦物中的任意I種，優(yōu)選高嶺土礦物，進(jìn)一步優(yōu)選煤系高嶺土礦物。煤系高嶺土又叫煤矸石，是一種與煤共伴生的硬質(zhì)高嶺土原料。高嶺土主要成分為高嶺石，在活化過(guò)程中，高嶺石物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生很大變化。優(yōu)選地，步驟(I)所述活化方式包括焙燒處理、機(jī)械化學(xué)處理、加堿金屬化合物熔融處理中的任意I種。優(yōu)選地，所述焙燒處理為將高嶺土粉體進(jìn)行焙燒，所述焙燒的溫度為500 0C -1000 0C，例如 510 O、534 O、570 O、630 O、750 O、885 O、934 O、965 O、980 O 等，焙燒時(shí)間彡 O. lh，例如 O. 2h、l. 4h、3. 8h、6h、18h、26h、48h、120h、300h、IOOOh 等，優(yōu)選 2_4h。高嶺石經(jīng)煅燒后，鋁氧八面體層發(fā)生脫羥基作用，鋁原子的配位數(shù)發(fā)生改變，四配位和五配位鋁原子的比例逐漸增加。經(jīng)煅燒后的高嶺土在堿性環(huán)境中的溶解活性和反應(yīng)活性均增強(qiáng)，有利于在水熱環(huán)境下與堿金屬離子作用，快速向云母轉(zhuǎn)變。優(yōu)選地，所述機(jī)械化學(xué)處理為干法球磨、濕法球磨、高能球磨和氣流磨中的任意I種。機(jī)械化學(xué)處理是通過(guò)高能量機(jī)械力的不同作用方式，如剪切、摩擦、壓縮和沖擊等，使受力物體(固體、液體和氣體)的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,從而改變其反應(yīng)活性(機(jī)械化學(xué)在資源和材料化工及環(huán)保中的應(yīng)用，李希明，陳家鏞，化工冶金，2010年10月，第21卷第 4 期443-448)。對(duì)高嶺土進(jìn)行機(jī)械化學(xué)處理，能改變高嶺土顆粒的表面性質(zhì),增加高嶺土顆粒表面缺陷、斷鍵、自由離子和電子，增加表面能，從而使高嶺土顆粒的反應(yīng)活性大為增強(qiáng)，促進(jìn)其向云母的轉(zhuǎn)變。優(yōu)選地，所述加堿熔融處理為將高嶺土粉體與堿金屬化合物混合，然后進(jìn)行熔融活化；所述高嶺土粉體與堿金屬化合物的混合比例按物質(zhì)的量計(jì)，優(yōu)選為1: (O. 01-0. 6)，例如 1:0.02,1:0.05,1:0.08,1:0.11,1:0.14,1:0. 17,1:0. 24,1:0. 30,1:0. 37,1:0. 42、1: O. 47、1: O. 53、1: O. 58 等;所述熔融活化的溫度為 200-1000。。，例如 510°C、534°C、570°C、630 O、750 O、885 O、934 O、965 O、980 °C 等。
優(yōu)選地，所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。對(duì)高嶺土加堿熔融處理，有利于堿金屬離子與高嶺石的反應(yīng)，能使高嶺石中硅和鋁原子的配位狀態(tài)發(fā)生改變，提高其反應(yīng)活性，同時(shí)促進(jìn)高嶺石與堿金屬離子的接觸，有利于下一步水熱反應(yīng)的進(jìn)行。優(yōu)選地，步驟(2)所述混合為按照高嶺土、堿金屬化合物、水的物質(zhì)的量之比為1:(O. 01-0. 6) : (10-300)進(jìn)行混合，其中，高嶺土的量以硅元素的物質(zhì)的量計(jì)。本發(fā)明所述的以硅元素的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算高嶺土的混合比例，所述高嶺土按化學(xué)式為Al2O3 · 2Si02 · 2H20來(lái)計(jì)算，即高嶺土的分子量按258. 16計(jì)，硅的分子量為21. 76。
例如當(dāng)高嶺土的質(zhì)量為25. 816g (Si的物質(zhì)的量為O. 2mol)，氫氧化鉀的質(zhì)量為O. 561g(O. Olmol)，水的質(zhì)量為36g (2mol)時(shí)，高嶺土、堿金屬化合物、水的物質(zhì)的量之比為1:0.05:10 ;當(dāng)高嶺土的質(zhì)量為12.908g (Si的物質(zhì)的量為O.1mol)，氫氧化鉀的質(zhì)量為
2.805g (0.05mol)，水的質(zhì)量為180g (IOmol)時(shí)，高嶺土、堿金屬化合物、水的物質(zhì)的量之比為 1:0. 5:100。步驟(2)所述高嶺土、堿金屬化合物、水的物質(zhì)的量之比可以為1:0.02:13、1:0.06:285、1:O.09:25、1:O.1:35、1:O.15:70、1:O. 19:250、1:O. 23:158、1:O. 26:174、1:0. 31:265、1:O. 35:248、1:O. 38:223、1:O. 42:95、1:O. 48:274、1:O. 53:56、1:O. 58:42 等。堿金屬(alkali metal)指的是元素周期表IA族元素中所有的金屬元素，目前共計(jì)鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)六種，前五種存在于自然界，鈁只能由核反應(yīng)產(chǎn)生。本發(fā)明所述的堿金屬化合物的實(shí)例有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氯化鉀、碳酸鉀、碳酸鈉、氯化鈉、硫酸鉀、氯化鋰等，具體選擇何種堿金屬化合物，本發(fā)明不做具體限定。優(yōu)選地，本發(fā)明所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。優(yōu)選地，步驟(3)所述水熱處理的溫度為50-500°C，例如52°C、57°C、63°C、74°C、88 °C、102 °C、125 °C、178 °C、200 V、235 V、256 V、287 V、294 V、298 °C 等，水熱處理時(shí)間彡 O. lh，例如 O. 2h、l. 4h、3. 8h、6h、18h、26h、48h、120h、300h、IOOOh 等，優(yōu)選水熱處理時(shí)間為3-72h。本發(fā)明步驟(3)所述的水熱處理的溫度為50°C以上，這是因?yàn)樯邷囟饶茱@著提聞水熱晶化的反應(yīng)速率。優(yōu)選地，步驟(4)所述的固液分離的方法選自常壓過(guò)濾、抽濾、離心分離、重力沉降分離中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選抽濾。任何一種本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲知的可以固液分離獲得固體產(chǎn)物的方式均可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，步驟(4)的固液分離之后進(jìn)行步驟(5):將固液分離得到的固體產(chǎn)物經(jīng)水洗，烘干，然后得到多級(jí)結(jié)構(gòu)云母；優(yōu)選地，所述烘干溫度為105-130°C，例如 106°C、108°C、115°C、121°C、129°C等，烘干時(shí)間為3-6h，例如3. 2h、3. 9h、4. 6h、5. 3h、5. 8h等；優(yōu)選烘干溫度為115_125°C，烘干時(shí)間為4-6h ;最優(yōu)選烘干溫度為120°C，烘干時(shí)間為5h。本發(fā)明的目的之三是提供一種如本發(fā)明目的之一所述的云母的用途，所述云母可用于復(fù)合材料、吸附材料、催化領(lǐng)域、隔熱材料、隔聲材料。
本發(fā)明提供的多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母用作吸附材料，由于同晶取代而產(chǎn)生的負(fù)電荷位點(diǎn)可用于吸附礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生多種重金屬離子，如鉻、鎘、銅、萊、鎳、鋅等。本發(fā)明提供的多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母由于具有一定的酸性(酸度為O. 0Γ0. 8mmol/g),同時(shí)多種活性組分可以在其枝杈狀結(jié)構(gòu)上沉積形成活性位點(diǎn)，可用與催化領(lǐng)域，例如可以作為FCC催化裂化催化劑載體、均相絡(luò)合物催化劑載體等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(I)本發(fā)明提供了一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的云母；(2)本發(fā)明提供的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母具有納米云母片-月季花狀-宏觀顆粒狀的多級(jí)結(jié)構(gòu)，比表面積高可高達(dá)130m2/g以上，普通的云母的比表面積僅有30-50m2/g，因此將本發(fā)明用于復(fù)合材料、吸附材料、隔聲材料等領(lǐng)域，效果非常好； (3)本發(fā)明提供的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母具有酸性,酸度為O. 0l"O. 8mmol/g,普通的云母并沒(méi)有表現(xiàn)出相關(guān)性質(zhì)，因此本發(fā)明提供的云母可用于相應(yīng)的催化劑領(lǐng)域；(4)本發(fā)明提供的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的制備工藝簡(jiǎn)單，易操作，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求不高且易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。


圖1為本發(fā)明制備多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式制備得到的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的XRD譜圖；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式制備得到的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，放大倍率為10，000 ；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式制備得到的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，放大倍率為50，000 ；圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的等溫吸附曲線；圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的孔徑分布曲線。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例1一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20μ m的煤系高嶺土置于馬弗爐中，在650°C下煅燒4h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氫氧化鉀3. 36g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g的氧化錯(cuò)磨球,球磨4h制得衆(zhòng)料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在280°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化3h ；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將水熱反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C下烘干5h，即得到多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。如圖2 (圖2為本實(shí)施例制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的XRD譜圖)所示，所得產(chǎn)物為云母；所得產(chǎn)物的形貌如圖3 (圖3為本實(shí)施例制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的掃描電子顯微鏡圖，放大倍率為10，000)、圖4 (圖4為本實(shí)施例制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的掃描電子顯微鏡圖，放大倍率為50，000)可見(jiàn)，它是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約 20nm ；在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為146m2/g，孔容約為O. 94cm3/g。圖5為本實(shí)施例制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的等溫吸附曲線圖；圖6為本實(shí)施例制得的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的孔徑分布曲線；所述云母酸度為O. 5mmol/g0實(shí)施例2 一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20μ m的煤系高嶺土，放置馬弗爐中在800°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體10g、氫氧化鉀1. 68g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐中，同時(shí)加入210g氧化錯(cuò)磨球,球磨4h制得衆(zhòng)料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在300°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化3h ；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約20nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為153m2/g，孔容約為O. 99cm3/g ;所述云母酸度為O. 3mmol/g0實(shí)施例3一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氫氧化鉀3. 36g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化錯(cuò)磨球,球磨4h制得衆(zhòng)料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在250°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化24h ；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約20nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為141m2/g，孔容約為
O.92cm3/g ;所述云母酸度為O. 75mmol/g0實(shí)施例4一種云母的制備方法，包括如下步驟
(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化高嶺土粉體，(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體40g、氫氧化鉀6. 73g、100mL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨IOh制得漿料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在250°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化24h ；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度 約30nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為139m2/g，孔容約為
0.87cm3/g ;所述云母酸度為O. 8mmol/g0實(shí)施例5一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氫氧化鉀3. 36g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨2h制得漿料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOml的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在200°C、72h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約20nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為171m2/g，孔容約為
1.03cm3/g ;所述云母酸度為O. 03mmol/go實(shí)施例6一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在1000°C下煅燒O.1h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氫氧化鉀3. 36g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐中，同時(shí)加入210g氧化錯(cuò)磨球,球磨4h制得衆(zhòng)料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在280°C、3h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C下烘干5h，即得到多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約25nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為140m2/g，孔容約為O. 90cm3/g ;所述云母酸度為O. 05mmol/go實(shí)施例7一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20μπι的煤系高嶺土，放置馬弗爐中在500°C下煅燒IOOOh制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體10g、氫氧化鉀1. 68g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐中，同時(shí)加入210g氧化錯(cuò)磨球,球磨4h制得衆(zhòng)料；
(3)稱(chēng)取上述制得的漿料60g，加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在300°C、3h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約25nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為148m2/g，孔容約為O. 95cm3/g ;所述云母酸度為O. 01mmol/go實(shí)施例8一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，干法球磨制得活化高嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體43g、氫氧化鉀O. 187g、60mL水，將其加入到500mL的球磨罐中，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨4h制得漿料，其中活化高嶺土粉體(以Si的摩爾比計(jì))、氫氧化劑和水的摩爾比為1:0. 01:10 ;(3)稱(chēng)取上述制得的漿料60g，加入到IOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在500°C、0.1h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在105°C的烘箱中烘干6h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約26nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為300m2/g，孔容約為20cm3/g ;所述云母酸度為O. 01mmol/go實(shí)施例9一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，加堿熔融處理制得活化高嶺土粉體；將高嶺土粉體與氫氧化鉀按物質(zhì)的量1:0. 01混合，然后在1000°c下進(jìn)行熔融活化；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體4. 3g、氫氧化鉀0. 112g、180mL水，將其加入到500mL的球磨罐中，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨4h制得漿料，其中活化高嶺土粉體(以Si的摩爾比計(jì))、氫氧化劑和水的摩爾比為1:0. 6:300 ;(3)稱(chēng)取上述制得的漿料60g，加入到IOOOmL的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在1000°C、240h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；
(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在130°C的烘箱中烘干3h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約45nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為152/g，孔容約為
0.2cm3/g ;所述云母酸度為O. 07mmol/go實(shí)施例10一種云母的制備方法，與實(shí)施例9相比，僅步驟(I)的加堿熔融處理?xiàng)l件不同，其余均相同，步驟(I)為將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，加堿熔融處理制得活化高嶺土粉體；將高嶺土粉體與氫氧化鉀按物質(zhì)的量1:0. 6混合，然后在200°C下進(jìn)行熔融活化；所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚 度約23nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為802/g，孔容約為
1.2cm3/g0實(shí)施例11一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氯化鉀5. 10g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨2h制得漿料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOml的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在.300°C、72h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約25nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為169m2/g，孔容約為O. 93cm3/g。實(shí)施例12一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、碳酸鉀14. 90g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨2h制得漿料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOml的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在.300°C、80h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化；(4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約27nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為163m2/g，孔容約為O. 90cm3/g。實(shí)施例13一種云母的制備方法，包括如下步驟(I)將粒度小于20 μ m的煤系高嶺土，置于馬弗爐中在650°C下煅燒2h制得活化聞嶺土粉體；(2)稱(chēng)取步驟(I)制得的活化高嶺土粉體20g、氫氧化鋰2. 52g、IOOmL水，將其加入到500mL的球磨罐，同時(shí)加入210g氧化鋯磨球，球磨2h制得漿料；(3)稱(chēng)取步驟(2)制得的漿料60g，加入到IOOml的不銹鋼自壓反應(yīng)釜，在.300°C、80h下進(jìn)行水熱反應(yīng)晶化； (4)待水熱反應(yīng)完成后,將反應(yīng)衆(zhòng)料冷卻到室溫抽濾；(5)用去離子水洗滌3次，得到的固體產(chǎn)物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多級(jí)
結(jié)構(gòu)云母。所得多級(jí)結(jié)構(gòu)云母是由云母納米薄片在三維方向上排列而成，云母納米薄片厚度約27nm ;在300°C下脫氣3h，氮?dú)馕?附脫附測(cè)定測(cè)得其比表面積約為163m2/g，孔容約為O. 90cm3/g。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種云母，其特征在于，所述云母為由納米云母片在三維方向排列而成的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。
2.如權(quán)利要求1所述的云母，其特征在于，所述云母的三維結(jié)構(gòu)主要由納米云母片通過(guò)面-面連接、面-端連接或端-端連接方式中的任意I種或至少2種構(gòu)成； 優(yōu)選地，所述多級(jí)結(jié)構(gòu)云母的一級(jí)結(jié)構(gòu)為納米云母片，二級(jí)結(jié)構(gòu)為由納米云母片從同一中心向外輻射構(gòu)成的月季花狀結(jié)構(gòu)，三級(jí)結(jié)構(gòu)為由月季花狀結(jié)構(gòu)堆疊的宏觀顆粒；優(yōu)選地，所述納米云母片的厚度為5-50nm,優(yōu)選20_50nm ； 優(yōu)選地，所述云母的比表面積為15_300m2/g,優(yōu)選100_200m2/g ； 優(yōu)選地，所述云母的孔容為O. 2-20m3/g,優(yōu)選O. 5-1. 0m3/g ； 優(yōu)選地，所述云母為酸性，其酸度為O. Ol"O. 8mmol/g0
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的云母的制備方法，其特征在于，所述方法為將高嶺土粉體活化后，與堿金屬化合物和水混合，加熱進(jìn)行水熱處理，固體產(chǎn)物即為多級(jí)結(jié)構(gòu)云母； 優(yōu)選地，所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1)將高嶺土粉體進(jìn)行活化，得活化高嶺土粉體； (2)將步驟(I)得到的活化高嶺土粉體與堿金屬化合物、水進(jìn)行混合，得漿料； (3)將步驟(2)所得漿料加熱，進(jìn)行水熱處理； (4)將步驟(3)水熱處理后的產(chǎn)物固液分離，得到的固體產(chǎn)物即為多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述高嶺土選自主要物相包括高嶺石、埃洛石、珍珠陶土、迪開(kāi)石的任意I種或至少2種的組合的礦物； 優(yōu)選地，步驟(I)所述活化方式包括焙燒處理、機(jī)械化學(xué)處理、加堿金屬化合物熔融處理中的任意I種； 優(yōu)選地，所述焙燒處理為將高嶺土粉體進(jìn)行焙燒，所述焙燒的溫度為500°C -1OOO0C,焙燒時(shí)間> O. lh，優(yōu)選2-4h ； 優(yōu)選地，所述機(jī)械化學(xué)處理為干法球磨、濕法球磨、高能球磨和氣流磨中的任意I種；優(yōu)選地，所述加堿熔融處理為將高嶺土粉體與堿金屬化合物混合，然后進(jìn)行熔融活化；所述高嶺土粉體與堿金屬化合物的混合比例按物質(zhì)的量計(jì)優(yōu)選為1: (O. 01-0. 6);所述熔融活化的溫度為200-1000°C ； 優(yōu)選地，所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述混合為按照高嶺土、堿金屬化合物、水的物質(zhì)的量之比為1: (0.01-0.6): (10-300)進(jìn)行混合，其中，高嶺土的量以娃元素的物質(zhì)的量計(jì)； 優(yōu)選地，所述堿金屬化合物為堿金屬鉀的化合物，優(yōu)選氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀或硫酸鉀中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氫氧化鉀。
7.如權(quán)利要求4-6之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述水熱處理的溫度為50-500°C，水熱處理時(shí)間彡O. lh，優(yōu)選水熱處理時(shí)間為3-72h。
8.如權(quán)利要求4-7之一所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述的固液分離的方法選自常壓過(guò)濾、抽濾、離心分離、重力沉降分離中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選抽濾。
9.如權(quán)利要求4-8之一所述的方法，其特征在于，步驟(4)的固液分離之后進(jìn)行步驟(5):將固液分離得到的固體產(chǎn)物經(jīng)水洗，烘干，然后得到多級(jí)結(jié)構(gòu)云母； 優(yōu)選地，所述烘干溫度為105-130°C，烘干時(shí)間為3-6h ;優(yōu)選烘干溫度為115-125°C，烘干時(shí)間為4-6h ;最優(yōu)選烘干溫度為120°C，烘干時(shí)間為5h。
10.一種如權(quán)利要求1或2所述的云母的用途，其特征在于，所述云母可用于復(fù)合材料、吸附材料、催化領(lǐng)域、隔熱材料、隔聲材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種云母，所述云母為由納米云母片在三維方向排列而成的多級(jí)結(jié)構(gòu)云母。所述云母具有納米云母片-月季花狀-宏觀顆粒狀的多級(jí)結(jié)構(gòu)，比表面積高，可用于復(fù)合材料、吸附材料、隔聲材料、催化劑等領(lǐng)域，且制備工藝簡(jiǎn)單，易操作，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求不高且易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
文檔編號(hào)C01B33/42GK103011186SQ20121054989
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者盧旭晨, 王赟, 王體壯, 閆巖 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所