專利名稱：高嶺土納米管制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高嶺土納米管的制備方法，屬于高嶺土應(yīng)用性能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從我國(guó)的高嶺土資源分布來(lái)看，管狀結(jié)構(gòu)的埃洛石儲(chǔ)量較低，而片狀結(jié)構(gòu)的高嶺石則相對(duì)較多，生產(chǎn)高檔陶瓷的原料大多是含有管狀晶體結(jié)構(gòu)的高嶺土，利用新技術(shù)將普通片狀結(jié)構(gòu)的高嶺土制備成高嶺土納米管，儲(chǔ)量豐富的普通高嶺土將有望成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)陶瓷的替補(bǔ)原料。從結(jié)構(gòu)形成過(guò)程上看，由高嶺土層卷曲成高嶺土納米管，通過(guò)對(duì)比成管前結(jié)構(gòu)的特征與成管后的特征，更易顯現(xiàn)出管的結(jié)構(gòu)特征對(duì)性能的影響狀況，此外，高嶺土晶體表面有羥基層，具有非常大的可修飾空間，因此高嶺土納米管有望在新型功能/結(jié)構(gòu)一體化材料等高科技應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前高嶺土納米管的制備技術(shù)大多采用插層-剝離的工藝進(jìn)行反復(fù)操作，如中國(guó)專利CN102167346 A報(bào)道了一種高嶺土納米管及其制備方法，該方法是在100°C以上操作， 使用的試劑有碘甲烷、三乙醇胺等有臭味或毒性物質(zhì)，需要球磨機(jī)等大型儀器設(shè)備。因此， 該方法不僅工藝相對(duì)繁瑣，能耗高，經(jīng)濟(jì)效益不夠高，而且產(chǎn)物納米管的長(zhǎng)徑比也較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高嶺土納米管制備方法，該方法具有流程簡(jiǎn)單、成本低廉、效率高的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案一種高嶺土納米管制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程
1)選用過(guò)100目以上的高嶺土為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜或N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含O. 5^1g高嶺土的漿液，于溫度5(T60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)2(Γ30小時(shí)，反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體；
2)將步驟I)得到的粉體按其中的高嶺土質(zhì)量與甲醇的質(zhì)量比I: 1(Γ30，再將粉體加入甲醇中混合，在室溫下攪拌反應(yīng)48 72小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土 ；
3)按照漿液濃度每毫升含O.16^0. 2g表面甲氧基接枝的高嶺土，將步驟2)得到的甲氧基接枝的高嶺土加入到濃度為f I. 5mol/L季銨鹽表面活性劑的甲醇溶液中，所述的季銨鹽表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基三甲基溴化銨，在室溫下攪拌1(Γ30小時(shí)，之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3飛。C /min，升溫至40(T500°C恒溫4 6h煅燒，得到高嶺土納米管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本方法采用的原料均價(jià)廉易得，制備工藝簡(jiǎn)單，能耗較低，制得的高嶺土納米管直徑為13 25nm，管徑分布均一，產(chǎn)率較高，穩(wěn)定性較好，完全滿足新型功能/結(jié)構(gòu)一體化材料等高科技應(yīng)用領(lǐng)域的要求，對(duì)高嶺土的深加工利用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響， 具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖I為本發(fā)明實(shí)例6所制備的高嶺土納米管TEM照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)例I
選用經(jīng)水洗處理好的100目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜中，配制成每毫升插層劑含O. 5g高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)20小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 6g，將干燥得粉體加入IOOml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)48小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為lmol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液31ml中，在室溫下攪拌10小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3°C /min，升溫至 400°C恒溫6h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為1000-1 lOOnm，產(chǎn)率約為 50% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例2
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜中，配制成每毫升插層劑含Ig高嶺土的漿液。于溫度60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. Sg，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)56小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為I. 25mol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液28ml中，在室溫下攪拌20小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率4°C /min，升溫至 500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑20nm，平均長(zhǎng)度為800-900nm，產(chǎn)率約為 60% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例3
選用經(jīng)水洗處理好的200目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜中，配制成每毫升插層劑含O. 5g高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)30小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 5g，將干燥得粉體加入300ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)72小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為I. 5mol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液25ml中，在室溫下攪拌30小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率5°C /min，升溫至 500°C恒溫4h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為900-1100nm，產(chǎn)率約為 70% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例4
選用經(jīng)水洗處理好的100目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含O. 5g高嶺土的漿液。于溫度60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)20小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 6g，將干燥得粉體加入IOOml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)48小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為lmol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液31ml中，在室溫下攪拌10小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3°C /min，升溫至 400°C恒溫4h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為1000-1200nm，產(chǎn)率為70% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例5
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含Ig高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 7g，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)56小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為I. 25mol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液28ml中，在室溫下攪拌20小時(shí)，之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率4°C /min，升溫至500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑20nm，平均長(zhǎng)度為900-1 lOOnm，產(chǎn)率為75% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例6
選用經(jīng)水洗處理好的200目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含O. 5g高嶺土的漿液。于溫度60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)30小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 2g，將干燥得粉體加入300ml甲醇中， 在室溫下攪拌反應(yīng)72小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為I. 5mol/L十六烷基三甲基氯化銨的甲醇溶液25ml中，在室溫下攪拌30小時(shí)，之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率5°C /min，升溫至500°C恒溫4h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為800-1 lOOnm，產(chǎn)率為80% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例I
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜中，配制成每毫升插層劑含O. 5g高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 5g，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)48小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為lmol/L十六烷基三甲基溴化銨的甲醇溶液28ml中，在室溫下攪拌25小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3°C /min，升溫至 500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為900-1 lOOnm，產(chǎn)率為60% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例8
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜中，配制成每毫升插層劑含0. 5g高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 4g，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)48小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度為lmol/L十二烷基三甲基溴化銨的甲醇溶液31ml中，在室溫下攪拌25小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3°C /min，升溫至 500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑18nm，平均長(zhǎng)度為900-1000nm，產(chǎn)率為70% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例9
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含Ig高嶺土的漿液。于溫度60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 9g，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)56小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土加入濃度I. 25mol/L十六烷基三甲基溴化銨的甲醇溶液28ml中，在室溫下攪拌20小時(shí)， 之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3°C /min，升溫至 500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑20nm，平均長(zhǎng)度為1000-1 lOOnm，產(chǎn)率為 75% (質(zhì)量百分比)。實(shí)例 10
選用經(jīng)水洗處理好的150目的蘇州高嶺土 IOg為原料，將高嶺土加入插層劑N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含Ig高嶺土的漿液。于溫度50°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)25小時(shí)。反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體11. 5g，將干燥得粉體加入200ml甲醇中，在室溫下攪拌反應(yīng)56小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土。取5g甲氧基接枝的高嶺土，加入30ml濃度I. 25mol/L十六烷基三甲基溴化銨的甲醇溶液31ml中，在室溫下攪拌20 小時(shí)，之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率:TC /min, 升溫至500°C恒溫5h煅燒，得到高嶺土納米管，平均管徑20nm，平均長(zhǎng)度為800-1100nm，產(chǎn)率為70% (質(zhì)量百分比)。
權(quán)利要求
1.一種高嶺土納米管制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程1)選用過(guò)100目以上的高嶺土為原料，將高嶺土加入插層劑二甲基亞砜或N-甲基甲酰胺中，配制成每毫升插層劑含O. 5^1g高嶺土的漿液，于溫度5(T60°C下超聲30min，隨后在水浴條件下反應(yīng)2(Γ30小時(shí)，反應(yīng)之后經(jīng)干燥得粉體；2)將步驟I)得到的粉體按其中的高嶺土質(zhì)量與甲醇的質(zhì)量比I: 1(Γ30，再將粉體加入甲醇中混合，在室溫下攪拌反應(yīng)48 72小時(shí)，經(jīng)離心得到表面甲氧基接枝的高嶺土 ；3)按照漿液濃度每毫升含O.16^0. 2g表面甲氧基接枝的高嶺土，將步驟2)得到的甲氧基接枝的高嶺土加入到濃度為f I. 5mol/L季銨鹽表面活性劑的甲醇溶液中，所述的季銨鹽表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基三甲基溴化銨，在室溫下攪拌1(Γ30小時(shí)，之后用乙醇進(jìn)行洗滌至洗滌液中加水無(wú)泡沫為止，再經(jīng)干燥，以升溫速率3、°C /min，升溫至40(T500°C恒溫4 6h煅燒，得到高嶺土納米管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高嶺土納米管的制備方法，屬于納米管技術(shù)。該方法的過(guò)程包括將高嶺土與所述插層劑混合后，在一定溫度下超聲30min，隨后在水浴加熱條件下反應(yīng)；再與甲醇混合，在室溫下攪拌反應(yīng)，發(fā)生表面接枝反應(yīng)；最后與季銨鹽類表面活性劑的甲醇溶液混合，在室溫下攪拌反應(yīng)一段時(shí)間；煅燒，即得到高嶺土納米管。本發(fā)明的方法在常溫下進(jìn)行，耗能較低，采用的原料價(jià)廉易得，不僅處理步驟簡(jiǎn)單易行，而且制得的高嶺土納米管管徑分布均一，產(chǎn)率較高，穩(wěn)定性較好。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102602951SQ20121007737
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者丁彤, 王金葉, 馬智, 齊曉周 申請(qǐng)人:天津大學(xué)