[发明专利]一种利用煤系高岭土制备纳米莫来石粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用煤系高岭土制备纳米莫来石粉体的方法，属于纳米材料或陶瓷材料技术领域。

背景技术

莫来石为铝的铝氧酸盐矿物，是SiO₂～Al₂O₃体系在常压下唯一稳定存在的晶态化合物。莫来石具有许多优异的物理性能，如低膨胀系数、低热导、低蠕变、低介电常数、高耐热冲击性和高强度等，不仅可以用作工程材料，还可以作为高级耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业上。

然而世界上没有具有经济价值的天然莫来石矿，工业所需莫来石全为人工合成莫来石。

纳米莫来石不仅具有传统莫来石的优良性能，而且具有更高的高温抗蠕变性、抗热震性、优良的抗腐蚀性和气密性等，是一种纳米复相材料的潜在基体材料，并且，近年来纳米莫来石材料在催化加氢、电子封装材料、耐火涂层、光学材料等领域的应用备受关注。

目前，制备纳米莫来石粉体相关的申请专利有：用天然高岭土制备纳米莫来石复相纳米晶的方法，公开号CN 1733604A；一种纳米莫来石的制备方法，公开号CN 101182001A；一种制备莫来石单晶纳米带的方法，公开号CN 1587450A；一种纳米莫来石粉体的制备方法，公开号CN101456561；一种制备莫来石单晶纳米线的方法，公开号CN1587450；溶胶凝胶～超声化学法制备纳米莫来石粉体的方法，公开号CN101700979A。

制备纳米莫来石采用最多的方法为溶胶-凝胶法，如公开号为CN1587450A、CN101456561和CN101700979A等，然而溶胶-凝胶法的制备周期相对较长，原料中含有大量化学试剂，成本较高，难以实现大剂量生产。

因而，部分学者开始利用天然矿物原料来制备纳米莫来石，但由于天然矿物或矿石的化学组成和物相组成都比较复杂，合成的纳米莫来石多为复合矿相，比如公开号CN 1733604A的制备方法。

到目前为止，仍未见有利用天然矿石制备出单相纳米莫来石粉体的文献报道。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用煤系高岭土制备纳米莫来石粉体的方法，它利用煤系高岭土为原料，经过破碎、细磨、脱碳、除铁等处理后，进行煅烧活化，再通过碱溶反应，制备出纳米莫来石粉体。与现有制备方法相比较，本发明所得产品为单相纳米莫来石粉体，而且所用原料为天然矿物，价廉易得、设备简单、周期短，适合工业生产。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种利用煤系高岭土制备纳米莫来石粉体的方法，所述方法为利用煤系高岭土为原料，对原料进行煅烧活化，再通过碱溶反应，制备出纳米莫来石粉体。

本发明所述的煤系高岭土为高岭土或煤矸石。

以高岭土为原料，具体步骤为：

1)、原料煅烧活化：将高岭土粉体在1100～1400℃下保温2～4h，自然冷却，得活化高岭土；

2)碱溶反应：NaOH溶液浓度为2～5mol/L、按NaOH溶液与活化高岭土比为7～10mL/g的标准，将活化高岭土放入NaOH溶液中，通过磁力加热搅拌器进行搅拌升温至80～100℃，进行静止反应3～5h，充分洗涤至中性，真空抽滤干燥后即得到纳米莫来石粉体。

以煤矸石为原料，具体步骤为：

1)、原料煅烧活化：

(1)煤矸石初处理：将煤矸石破碎、充分细磨；

(2)煤矸石脱碳处理：将煤矸石粉体在800～1000℃下保温3～5h，自然冷却；

(3)煤矸石除铁处理：将质量浓度为15～35％的盐酸，按照液固比4∶1至6∶1的比例与脱碳处理的煤矸石粉体混合，在70～90℃条件下进行恒温搅拌，1～2h后对粉体用蒸馏水反复洗涤至中性，抽滤并干燥；

(4)煅烧活化：将除铁煤矸石粉体在1100～1400℃下保温2～4h，自然冷却，得活化煤矸石；

2)碱溶反应：NaOH溶液浓度为2～5mol/L、按NaOH溶液与活化煤矸石比为7～10mL/g的标准，将活化煤矸石放入NaOH溶液中，通过磁力加热搅拌器进行搅拌升温至80～100℃，进行静止反应3～5h，充分洗涤至中性，真空抽滤干燥后即得到纳米莫来石粉体。

本发明是以煅烧活化后的煤系高岭土为碱溶反应前驱体，以NaOH为反应介质，经碱溶反应后获得纳米莫来石粉体。