本發(fā)明屬于陶瓷納米管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法。

背景技術(shù)：

碳化硼主要用于制作碳化硼陶瓷，碳化硼陶瓷具有密度小、硬度高、高模量、強耐磨性、高抗氧化性、較強耐酸腐蝕性以及優(yōu)良的中子吸收性能等特點，具有廣闊的應(yīng)用前景，廣泛應(yīng)用于防彈材料、耐磨和自潤滑材料、切割研磨工具、防輻射材料和原子反應(yīng)堆控制和屏蔽材料等。

納米管材料除了作為納米材料的一種具有特殊的量子效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)外，還具有納米粉體不具備的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱率和超導(dǎo)性等熱電性質(zhì)。

本工藝以機械活化、自蔓延合成、密閉強化浸出和酸液熱解循環(huán)的新工藝路線制取碳化硼納米管，具有工藝流程短、無中間工序、成本低、產(chǎn)品性能好的優(yōu)點，因此更易實現(xiàn)連續(xù)化，是最具發(fā)展?jié)摿Φ奶蓟鸺{米管制備工藝之一，符合降低原材料成本、節(jié)約能源的國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，這一技術(shù)的工業(yè)化經(jīng)濟效益和社會效益都十分可觀。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，通過機械活化、自蔓延合成、密閉強化浸出和噴霧熱分解獲得高純碳化硼納米管產(chǎn)品。該方法是一種高純度、高活性、熱電性良好的二維陶瓷納米管材料的制備方法。本發(fā)明原料成本低，能耗低，操作簡單，對工藝條件和儀器設(shè)備要求低，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。采用高能球磨活化，提高原料利用率和產(chǎn)物純度；采用自蔓延制粉技術(shù)，所得的產(chǎn)品具有純度高，粒度分布可控，粉末活性高等優(yōu)點。

本發(fā)明的一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：(2～4)；

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在10～60mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，得到反應(yīng)物料，反應(yīng)物料冷卻后，得到納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：(2～4)：(0.5～0.6)；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中強化浸出，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣洗滌，真空干燥，制得b4c納米管；

步驟4：噴霧熱分解

將浸出液進行霧化，噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；在高溫?zé)峤鉅t中的熱解溫度為200～700℃，熱解時間為0.5～60min。

所述的步驟1中，所述的高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：(5～30)，球磨轉(zhuǎn)速為150～450rpm，球磨時間為15～150min。

所述的步驟2中，所述的反應(yīng)物料冷卻的方式為水冷或隨爐冷卻。

所述的步驟2中，所述的自蔓延反應(yīng)的引發(fā)方式為局部點火法或整體加熱法；其中，局部點火法是指在自蔓延反應(yīng)爐中用電熱絲加熱反應(yīng)塊狀坯料局部，引發(fā)自蔓延反應(yīng)；整體加熱法是指在自蔓延反應(yīng)爐中將塊狀坯料整體升溫，直至自蔓延反應(yīng)發(fā)生為止，溫度控制在500～800℃。

所述的步驟2中，所述的納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物中，納米管狀為二維納米管結(jié)構(gòu)。

所述的步驟3中，所述的稀鹽酸的摩爾濃度為1～12mol/l。

所述的步驟3中，所述的將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多10～40％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

所述的步驟3中，所述的強化浸出的工藝參數(shù)為：浸出溫度為20～80℃，浸出時間為60～360min。

所述的步驟3中，所述的將濾渣洗滌，真空干燥的具體操作步驟為：將去除浸出液的濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為50～120℃，時間至少為4h。

所述的步驟4中，所述的浸出液進行霧化噴吹的方式為：在0.13～0.6mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中。

所述的步驟4中，所述的浸出液中氯化鎂的質(zhì)量濃度為50～300g/l。

所述的步驟4中，所述的納米級氧化鎂的粒度為80～400nm。

所述的步驟4中，所述的氯化氫經(jīng)吸收后形成的鹽酸的濃度為1～8mol/l。

本發(fā)明的一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其方法原理和有益效果在于：

1.本發(fā)明涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

自蔓延合成的反應(yīng)方程式如下：2b2o3+6mg+c＝b4c+6mgo+△h，其中△h代表自蔓延反應(yīng)發(fā)生過程反應(yīng)釋放的反應(yīng)熱；

密閉強化浸出過程反應(yīng)如下：mgo+2hcl＝mgcl2+h2o；

噴霧熱分解過程的反應(yīng)如下：mgcl2+h2o＝mgo+2hcl。

2.通過高能球磨處理使氧化硼和鎂粉粉末經(jīng)受反復(fù)的變形、冷焊、破碎，從而達到元素間原子水平合金化的水平；在球磨初期，物料被反復(fù)地擠壓變形，經(jīng)過破碎、焊合、再擠壓，形成層狀的復(fù)合顆粒，復(fù)合顆粒在球磨機械力的不斷作用下，產(chǎn)生新生原子面，層狀結(jié)構(gòu)不斷細化；在球磨過程中，層狀結(jié)構(gòu)的形成，層片間距的減小縮短了固態(tài)原子間的擴散路徑，使元素間合金化過程加速，粉末晶粒度明顯變?。煌瑫r球磨過程中大量的碰撞現(xiàn)象發(fā)生在球-粉末球之間，被捕獲的粉末在碰撞作用下發(fā)生嚴重的塑性變形，使粉末受到兩個碰撞球的“微型”鍛造作用；球磨產(chǎn)生的高密度缺陷和納米界面會在后續(xù)的自蔓延反應(yīng)過程中大大促進了自蔓延反應(yīng)的進行，保證了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率；同時經(jīng)過高能球磨處理后獲得的高活性態(tài)的反應(yīng)物料具有更高的自蔓延反應(yīng)速度和溫度梯度，因此保證了反應(yīng)產(chǎn)物的納米晶尺寸和顆粒發(fā)育程度。

本發(fā)明的b2o3和mg首先進行機械活化預(yù)處理，可以得到b2o3與mg高度細化并且充分彌散結(jié)合的高活性的前驅(qū)體；再將該前驅(qū)體與碳納米管均勻混合，既可以保證c的納米管形貌不受到破壞，又保證含硼前驅(qū)體得到機械活化，提高了物料反應(yīng)活性?；旌衔镌谝黄疬M行自蔓延反應(yīng)時，含硼前驅(qū)體會自身首先發(fā)生強烈的放熱反應(yīng)生成超細的高活性b單質(zhì)；由于超高的放熱量會立即引發(fā)新生成的b會附著在納米管狀的c進行化合反應(yīng)，直接生成納米管狀的b4c產(chǎn)物，因此本工藝產(chǎn)品的形貌可控，原料利用率高。

高能球磨處理，得到含硼的活性前驅(qū)體，保證了反應(yīng)的進行程度，提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；同時采用自蔓延反應(yīng)模式，充分利用了反應(yīng)自身的反應(yīng)熱，降低了能耗；操作簡單，對工藝條件要求低，所得的b4c納米管具有純度高，形貌可控，熱電性好等優(yōu)點。

3.本發(fā)明的浸出過程在密閉高壓釜進行，保證了b4c產(chǎn)品的純度和浸出效率；自蔓延反應(yīng)過程中生成的mgo雜質(zhì)疏松，產(chǎn)物易于破碎，mgo雜質(zhì)反應(yīng)活性高，mgo雜質(zhì)包裹在b4c表面，利于鹽酸的浸出。由于酸浸過程是在密閉高壓釜中進行，浸出液湍動程度得到極大提高，其中擴散傳質(zhì)過程亦得到極大強化，從而保證了mgo的徹底去除，保證了b4c產(chǎn)品的高純度。在浸出過程中為保證mgo完全去除，需將鹽酸過量，同時為保證洗滌效果，在洗滌過程中采用動態(tài)循環(huán)洗滌，即洗滌過程中洗滌槽中洗液保持恒定水位，有多少洗液排出就有多少新鮮水補充，洗滌至中性。

4.本發(fā)明自蔓延反應(yīng)可以采用局部點火法引發(fā)具有操作簡便，節(jié)能的優(yōu)點。

5.采用噴霧熱分解的方式處理氯化鎂溶液，反應(yīng)效率高，可獲得納米級氧化鎂產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品附加值，同時生產(chǎn)過程產(chǎn)生的酸和水通過熱分解過程可實現(xiàn)循環(huán)利用，實現(xiàn)了全流程無廢清潔生產(chǎn)。

6.本工藝高效、節(jié)能、流程短、對設(shè)備要求低，是清潔高效安全的生產(chǎn)工藝，易于工業(yè)推廣。該方法同樣可以用來制備sic等陶瓷納米管。

附圖說明

圖1為采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)b4c納米管的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

以下實施例中采用的氧化硼、鎂粉、鹽酸均為工業(yè)級產(chǎn)品。

氧化硼、鎂粉、碳粉的粒度均小于0.5mm。

碳納米管為以商業(yè)化生產(chǎn)的高純單壁碳納米管，直徑1～50nm，長度1～30μm，根據(jù)目標產(chǎn)物要求選擇不同規(guī)格的碳納米管型號。

以下實施例中采用的自蔓延反應(yīng)爐為專利“zl200510047308.2”公開的自蔓延反應(yīng)爐，該反應(yīng)爐由反應(yīng)容器、加熱器、窺視鏡、變壓器、函數(shù)記錄儀、熱電偶、通氣閥門構(gòu)成。

以下實施例中高能球磨處理采用的行星式高能球磨機的型號是pulveristte4，球磨轉(zhuǎn)速為100～450rpm。

以下實施例中自蔓延反應(yīng)的時間為5～90s。

以下實施例中濾渣干燥處理的烘干時間為至少4h。

以下實施例中采用的噴霧熱解裝置為專利“cn103771344a”公開的金屬氯化物溶液射流噴吹快速熱解裝置，該裝置包括射流熱解系統(tǒng)、旋風(fēng)分離系統(tǒng)、尾氣吸收系統(tǒng)。

實施例1

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，其工藝流程圖見圖1，具體按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：3；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：10，球磨轉(zhuǎn)速為300rpm，球磨時間為30min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在10mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在500℃，得到反應(yīng)物料，反應(yīng)物料隨爐冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：3：0.5；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為5mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在80℃強化浸出120min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為50℃，時間為24h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多10％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為50g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.2mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為400℃，熱解時間為10min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為6mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為80nm。

實施例2

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：2.5；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：15，球磨轉(zhuǎn)速為200rpm，球磨時間為60min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在20mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在800℃，得到反應(yīng)物料，反應(yīng)物料隨爐冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：2.5：0.5；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為8mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在80℃強化浸出100min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為120℃，時間為4h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多15％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為300g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.3mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為500℃，熱解時間為20min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為3mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為400nm。

實施例3

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：3；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：20，球磨轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時間為100min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在40mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以整體加熱法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在600℃，得到反應(yīng)物料，反應(yīng)物料隨爐冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：3：0.6；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為10mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在60℃強化浸出120min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為100℃，時間為8h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多15％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為200g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.4mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為300℃，熱解時間為15min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為3mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為300nm。

實施例4

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：2.7；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：8，球磨轉(zhuǎn)速為250rpm，球磨時間為40min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在40mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在600℃，得到反應(yīng)物料，向自蔓延反應(yīng)爐中通入冷水至反應(yīng)物料冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：2.7：0.5；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為2mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在50℃強化浸出180min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為100℃，時間為8h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多40％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為180g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.2mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為600℃，熱解時間為30min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為6mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為350nm。

實施例5

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：4；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：30，球磨轉(zhuǎn)速為200rpm，球磨時間為30min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在30mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在720℃，得到反應(yīng)物料，向自蔓延反應(yīng)爐中通入冷水至反應(yīng)物料冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：4：0.6；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為10mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在40℃強化浸出120min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為90℃，時間為10h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多40％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為180g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.5mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為600℃，熱解時間為15min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為5mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為240nm。

實施例6

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：4；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：5，球磨轉(zhuǎn)速為450rpm，球磨時間為15min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在60mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在720℃，得到反應(yīng)物料，向自蔓延反應(yīng)爐中通入冷水至反應(yīng)物料冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：4：0.6；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為1mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在80℃強化浸出60min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為50℃，時間為12h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多40％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為300g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.6mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為700℃，熱解時間為0.5min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為1mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為360nm。

實施例7

一種原位燃燒合成制備b4c納米管的方法，按以下步驟進行：

步驟1：機械活化

將氧化硼和鎂粉按摩爾比混合，放入高能球磨機中進行機械活化處理，得到含硼的前驅(qū)體混合物；其中，按摩爾比，b2o3：mg＝1：2；高能球磨機的工藝參數(shù)為：料球質(zhì)量比為1：30，球磨轉(zhuǎn)速為150rpm，球磨時間為150min。

步驟2：自蔓延合成

將含硼的前驅(qū)體混合物與碳納米管按摩爾比混合均勻，放入模具中，在10mpa壓制成塊狀坯料，置于自蔓延反應(yīng)爐中以局部點火法的方式引發(fā)進行自蔓延反應(yīng)，溫度控制在720℃，得到反應(yīng)物料，反應(yīng)物料自然冷卻后，得到二維納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物；

其中，按摩爾比，b2o3：mg：c＝1：4：0.6；

步驟3：密閉強化浸出

將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入摩爾濃度為12mol/l稀鹽酸中，置于密閉的反應(yīng)釜中，在20℃強化浸出360min，除雜，過濾，得到浸出液和濾渣，將浸出液采用噴霧熱分解技術(shù)回收酸液循環(huán)利用，將濾渣用水洗滌至洗液為中性，然后在真空烘箱中在真空條件下烘干，烘干溫度為120℃，時間為4h，制得b4c納米管；

其中，將納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物浸入稀鹽酸中，鹽酸與納米管狀b4c產(chǎn)物彌散分布在mgo基體中的燃燒產(chǎn)物的加入量，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式的摩爾比，加入鹽酸的量比理論量多10％，反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)方程式為mgo+2hcl＝mgcl2+h2o。

其中，浸出液中氧化鎂的質(zhì)量濃度為50g/l。

步驟4：噴霧熱分解

在0.13mpa的壓力下，通過霧化噴嘴將浸出液進行霧化噴吹到高溫?zé)峤鉅t中，進行熱解，熱解溫度為200℃，熱解時間為60min，得到納米級氧化鎂和熱解尾氣；其中，熱解尾氣中的氯化氫經(jīng)吸收后形成摩爾濃度為8mol/l的鹽酸，返回密封強化浸出過程循環(huán)使用；其中，納米級氧化鎂作為副產(chǎn)品回收利用，其粒度為80nm。