專利名稱：一種人工合成電氣石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工合成結(jié)晶體，尤其是涉及一種人工合成電氣石結(jié)晶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
電氣石又被稱之為托瑪琳或碧璽，其化學(xué)成分比較復(fù)雜，是一種以含硼為主，還含鋁、鈉、鐵、鎂、鋰等元素的硅酸巖礦物。電氣石最早發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡，人們注意到這種寶石在受熱時(shí)會(huì)帶上電荷，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。電氣石能夠永久的產(chǎn)生微電流，這種電流和人體神經(jīng)的電流類似，這樣就可以起到促使血液循環(huán)、順暢的作用，另外電氣石還能釋放負(fù)離子，這些負(fù)離子具有能夠調(diào)節(jié)人體離子平衡并活化細(xì)胞，能夠使人身心放松、并提高自愈率以及抑制身體的氧化和除異味的功效。在醫(yī)療保健、環(huán)保、建材等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和前景。目前市場中應(yīng)用的電氣石主要以天然電氣石為主，國內(nèi)外對天然電氣石礦物開采及其性能的研究也比較多，而受制于產(chǎn)量以及天然電氣石的性能較為單一，目前使用的電氣石多采用礦物提純、破碎、粉磨及表面改性等方法將電氣石礦制備成微米級(jí)或納米級(jí)的粉體，但因電氣石礦物的硬度高、耐磨度高給超細(xì)工藝帶來了困難，且產(chǎn)物的粒度分布寬， 因此目前已經(jīng)開始了對人工合成電氣石的研究。中國專利CN1800014A公開了一種人工合成電氣石結(jié)晶體及其制備方法，該專利所述的人工合成電氣石結(jié)晶體的粒徑在15nm以下，其中包括2-10%的電氣石和90-98%的礦物質(zhì)，所述礦物質(zhì)為粘土、麥飯石、蛇紋石或片麻巖中的一種或兩種的混合物。該專利所述的電氣石結(jié)晶體首先將電氣石和礦物質(zhì)研磨為15nm以下的超細(xì)微粒粉末，之后將上述粉末以一定比例混合后在1600°C高溫下溶熔，所得的混合物冷卻后進(jìn)行研磨至15nm以下的粉末即得。使用該方法得到的人工合成電氣石在實(shí)際應(yīng)用中可以產(chǎn)生大量的負(fù)離子，具有與天然電氣石相同甚至更好的效果，廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)。然而，該專利所述的制備方法是在1600°C的高溫下溶熔完成的，該方法存在設(shè)備要求高、工藝操作條件較為苛刻的缺點(diǎn)； 另一方面該專利所述的人工電氣石少部分的使用了天然電氣石作為原料，仍然面臨天然原料短缺的問題。中國專利CN101654245A公開了一種電氣石的合成方法，該專利是在恒溫下配制含納、鎂、鋁、硅、硼等的均相溶液，然后加入沉淀劑氫氧化鈉滴加至一定PH值，獲得沉淀漿料，結(jié)合后續(xù)清洗、過濾、干燥及煅燒工藝合成制得電氣石粉末。該方法直接選用電氣石含有的金屬成分作為添加組分，通過化學(xué)方法得到沉淀顆粒漿料，一方面該方法選用純凈化合物為原料，存在制備成本的問題；另一方面該方法采用多次滴定得到沉淀漿料，操作比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中人工合成電氣石的制備方法溫度極高而對設(shè)備要求較高的問題，進(jìn)而提供一種可在低溫條件下進(jìn)行的人工電氣石合成方法；
進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種人工合成的電氣石。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的人工合成電氣石，其特征在于，是由礦物質(zhì)在酸性溶劑中經(jīng)水熱合成法制備得到的晶體納米顆粒；
所述礦物質(zhì)與所述酸性溶液的重量份比為1-15 1 ；
所述礦物質(zhì)為粘土、麥飯石、沸石、蛇紋石或片麻巖中至少兩種的混合物；所述酸性溶劑為氫氟酸、硫酸或高氯酸中的一種或幾種的混合溶液。所述礦物質(zhì)與所述酸性溶液的重量份比為2-5 :1。所述礦物質(zhì)為沸石與粘土、麥飯石、蛇紋石、片麻巖中至少一種的混合物。所述沸石占所述礦物質(zhì)總重量的20-40%。所述酸性溶液的pH值為3-5。所述電氣石的粒徑為5-15nm。本發(fā)明還公開了一種人工合成電氣石的制備方法，包括如下步驟
(1)將選定重量份的所述礦物質(zhì)混合并研磨成粒徑為2-5nm的粉料；
(2)將研磨后的礦物質(zhì)混合物溶于選定重量份的所述酸性溶劑中，控制溫度20-30°C、 壓力I-IOMPa下進(jìn)行合成反應(yīng)20-30h ；
(3)結(jié)晶；
(4)將晶體研磨至粒徑為5-15nm的粉料，即得。所述步驟(1)的礦物質(zhì)在研磨前和/或研磨后得到的粉料經(jīng)過干燥處理。所述步驟(2)中的結(jié)晶采取蒸發(fā)析出結(jié)晶，所述結(jié)晶蒸發(fā)溫度為70-80°C。所述步驟(4)中的研磨為機(jī)械研磨?？諝庳?fù)離子是02一 (H2O)n 或 0!Γ (H2O)n 或 CO/一 (H2O)n (η=8_10)。單位時(shí)間面積的負(fù)離子發(fā)生樣品自身誘生的空氣負(fù)離子數(shù)量為空氣負(fù)離子誘生量，單位為個(gè)/(s · cm2)。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本方法選用常見且多產(chǎn)的礦物質(zhì)與酸性溶液制備電氣石，無需添加任何天然電氣石，選料方便且成本較低；2、本發(fā)明所述的制備方法通過將礦物質(zhì)溶于酸性溶劑的方式，控制反應(yīng)體系的PH值，實(shí)現(xiàn)了在低溫條件下的水熱法合成電氣石，解決了以往的電氣石合成方法工藝條件要求過高、設(shè)備要求嚴(yán)格的技術(shù)問題；3、本發(fā)明制備得到的人工電氣石能夠持續(xù)釋放負(fù)離子，經(jīng)檢測負(fù)離子釋放量高達(dá)12000個(gè)/cm3，與天然電氣石具有相同甚至更好的效果，可廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、效果較好。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本實(shí)施例所述的人工合成電氣石的粒徑為10-15nm，是通過將100份粘土和麥飯石的混合物溶于100份酸性溶劑中得到的晶體顆粒，其中粘土為40份，麥飯石為60份；所述酸性溶劑為氫氟酸，PH值為3。本實(shí)施例所述人工合成電氣石的制備方法，包括如下步驟
4(1)將選定的粘土和麥飯石的礦物質(zhì)混合物干燥，并研磨至粒徑為2-5nm的粉料；
(2)將得到的超細(xì)粉料干燥，將粉料混合物溶于所述的酸性溶液，控制溫度20°C、壓力 IOMPa下進(jìn)行水熱合成25h ；
(3)結(jié)晶步驟將反應(yīng)后的混合溶液加熱至70°C，蒸發(fā)析出結(jié)晶；
(4)將析出的晶體研磨至粒徑為10-15nm的粉料，即得。將150g電氣石樣品涂布在紙板上后，放置在60L密封箱內(nèi)，24小時(shí)候使用直讀負(fù)離子測定儀測定箱中負(fù)離子濃度，經(jīng)檢測負(fù)離子釋放量高達(dá)10000個(gè)/cm3以上。實(shí)施例2
本實(shí)施例所述的人工合成電氣石的粒徑為5-lOnm，是通過將1500份沸石和片麻巖的混合物溶于100份酸性溶劑中得到的，其中沸石為450份，片麻巖為1050份；所述酸性溶劑為硫酸與高氯酸的混合溶液，PH值為5。本實(shí)施例所述人工合成電氣石的制備方法，包括如下步驟
(1)將選定的沸石和片麻巖的礦物質(zhì)混合物干燥，并研磨至粒徑為2-5nm的超細(xì)粉料；
(2)將得到的超細(xì)粉料干燥，將粉料混合物溶于所述的酸性溶液，控制溫度30°C、壓力 5MPa下進(jìn)行水熱合成20h ；
(3)結(jié)晶步驟將反應(yīng)后的混合溶液加熱至80°C，蒸發(fā)結(jié)晶；
(4)將析出的晶體采用機(jī)械研磨的方式研磨至粒徑為5-lOnm的粉料，即得。將150g電氣石樣品涂布在紙板上后，放置在60L密封箱內(nèi)，24小時(shí)候使用直讀負(fù)離子測定儀測定箱中負(fù)離子濃度，經(jīng)檢測負(fù)離子釋放量高達(dá)11000個(gè)/cm3。實(shí)施例3
本實(shí)施例所述的人工合成電氣石的粒徑為5-15nm，是通過將200份沸石、蛇紋石和粘土的混合物溶于100份酸性溶劑中得到的，其中沸石為80份，粘土為60份，蛇紋石為60份; 所述酸性溶劑為高氯酸，PH值為4。本實(shí)施例所述人工合成電氣石的制備方法，包括如下步驟
(1)將選定的沸石、粘土和蛇紋石的礦物質(zhì)混合物干燥，并研磨至粒徑為2-5nm的超細(xì)粉料；
(2)將得到的超細(xì)粉料干燥，將粉料混合物溶于所述的酸性溶液，控制溫度25°C、壓力 IMPa下進(jìn)行水熱合成30h ；
(3)結(jié)晶步驟將反應(yīng)后的混合溶液加熱至75°C，蒸發(fā)結(jié)晶；
(4)將析出的晶體采用機(jī)械研磨的方式研磨至粒徑為5-15nm的粉料，即得。將150g電氣石樣品涂布在紙板上后，放置在60L密封箱內(nèi)，24小時(shí)候使用直讀負(fù)離子測定儀測定箱中負(fù)離子濃度，經(jīng)檢測負(fù)離子釋放量高達(dá)12000個(gè)/cm3以上。實(shí)施例4
本實(shí)施例所述的人工合成電氣石的粒徑為5-15nm，是通過將500份麥飯石和蛇紋石的混合物溶于100份酸性溶劑中得到的，其中麥飯石為250份，蛇紋石為250份；所述酸性溶劑為氫氟酸與硫酸的混合溶液，PH值為4。本實(shí)施例所述人工合成電氣石的制備方法，包括如下步驟
(1)將選定的麥飯石和蛇紋石的礦物質(zhì)混合物干燥，并研磨至粒徑為2-5nm的超細(xì)粉
料；(2)將得到的超細(xì)粉料干燥，將粉料混合物溶于所述的酸性溶液，控制溫度25°C、壓力 7MPa下進(jìn)行水熱合成25h ；
(3)結(jié)晶步驟將反應(yīng)后的混合溶液加熱至78°C，蒸發(fā)結(jié)晶；
(4)將析出的晶體采用機(jī)械研磨的方式研磨至粒徑為5-15nm的粉料，即得。將150g電氣石樣品涂布在紙板上后，放置在60L密封箱內(nèi)，24小時(shí)候使用直讀負(fù)離子測定儀測定箱中負(fù)離子濃度，經(jīng)檢測負(fù)離子釋放量高達(dá)12000個(gè)/cm3。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種人工合成電氣石，其特征在于，是由礦物質(zhì)在酸性溶劑中合成制備得到的晶體納米顆粒；所述礦物質(zhì)與所述酸性溶液的重量份比為1-15 1 ；所述礦物質(zhì)為粘土、麥飯石、沸石、蛇紋石或片麻巖中至少兩種的混合物；所述酸性溶劑為氫氟酸、硫酸或高氯酸中的一種或幾種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工合成電氣石，其特征在于 所述礦物質(zhì)與所述酸性溶液的重量份比為2-5 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人工合成電氣石，其特征在于所述礦物質(zhì)為沸石與粘土、麥飯石、蛇紋石、片麻巖中至少一種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人工合成電氣石，其特征在于 所述沸石占所述礦物質(zhì)總重量的20-40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人工合成電氣石，其特征在于 所述酸性溶液的PH值為3-5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的人工合成電氣石，其特征在于 所述電氣石的粒徑為5-15nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的人工合成電氣石的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將選定重量份的所述礦物質(zhì)混合并研磨成粒徑為2-5nm的粉料；(2)將研磨后的礦物質(zhì)混合物溶于選定重量份的所述酸性溶劑中，控制溫度20-30°C、 壓力I-IOMPa下進(jìn)行合成反應(yīng)20-30h ；(3)結(jié)晶；(4)將晶體研磨至粒徑為5-15nm的粉料，即得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工合成電氣石的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的礦物質(zhì)在研磨前和/或研磨后得到的粉料經(jīng)過干燥處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工合成電氣石的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的結(jié)晶采取蒸發(fā)析出結(jié)晶，所述結(jié)晶蒸發(fā)溫度為70-80°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工合成電氣石的制備方法，其特征在于 所述步驟(4)中的研磨為機(jī)械研磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人工合成結(jié)晶體，尤其是涉及一種人工合成電氣石結(jié)晶體及其制備方法。本發(fā)明所述的人工合成電氣石，是由礦物質(zhì)在酸性溶劑中經(jīng)水熱合成法制備得到的晶體納米顆粒；所述礦物質(zhì)與所述酸性溶液的重量份比為1-151；所述礦物質(zhì)為粘土、麥飯石、沸石、蛇紋石或片麻巖中至少兩種的混合物；所述酸性溶劑為氫氟酸、硫酸或高氯酸中的一種或幾種的混合物。本方法選用常見且多產(chǎn)的礦物質(zhì)與酸性溶液制備電氣石，無需添加任何天然電氣石，選料方便且成本較低；本發(fā)明制備得到的人工電氣石能夠持續(xù)釋放負(fù)離子，與天然電氣石具有相同甚至更好的效果，可廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、效果較好。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102328934SQ20111016951
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者劉凡 申請人:北京方浩賽陽科技有限公司