[发明专利]一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法，首先以片状高岭石为原料制备多孔二氧化硅纳米片，然后作为载体，利用Sn²⁺辅助原位还原Ag⁺法，负载银纳米颗粒，得到载银二氧化硅纳米片。本发明可实现天然高岭石矿物的高附加值利用；制备方法及操作简单，反应条件温和；负载的银纳米颗粒高分散低团聚，且银的质量百分含量可根据需要进行控制。所制备载银二氧化硅纳米片可显著提高复合相变储热材料的导热性能；其二维片状形貌，高比表面积和分级多孔结构能够有效提高有机相变材料的吸附量和定型效果，表现出较高的储热容量和稳定性。

技术领域

本发明属于复合相变储热材料领域，具体涉及一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法。

背景技术

高岭石是一种典型的1∶1型层状硅酸盐矿物，化学组成为Al₂Si₂O₅(OH)₄。我国高岭石储量丰富，作为一种重要的非金属矿物资源，在工业技术、环境科学、地质学、医学、农业科学等领域都发挥着重要的作用，但附加值普遍较低。

高岭石的晶体结构单元层是由硅氧四面体和铝氧八面体通过桥氧相连组成，层状结构则是由这种单元层的铝氧八面体羟基层和硅氧四面体氧原子层之间的氢键相连而成。利用天然高岭石这种独特的层片状结构，通过简单的物理化学方法进行结构改型，得到的多孔二氧化硅纳米片，具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构和更高的表面活性。银纳米颗粒具有很好的导热性，是万物中导热最好的物质之一，能更快、更均匀地分散和传递热量。高岭石制备载银二氧化硅纳米片能实现天然高岭石矿物的高附加值资源化利用，得到一种具有较高导热性能和储热容量的复合相变储热材料。

发明内容

本发明采用一种简便的方法，以天然片状高岭石为原料，制备出具有分级多孔结构、高比表面积和孔容的载银二氧化硅纳米片(Ag/SNSs)。该基体材料可显著提高复合相变储热材料的导热性能，并且其二维片状形貌，高比表面积和分级多孔结构能够有效提高相变材料的吸附量和定型效果，表现出较高的储热容量和稳定性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种载银二氧化硅纳米片的组份包括二氧化硅纳米片(SNSs)和银纳米颗粒，具有微孔-介孔-大孔分级孔结构，平均孔径为7nm，比表面积为226m²/g。

一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法，其具体制备步骤为：

步骤一、将高岭石置于650-700℃的温度下煅烧5-7小时，得到煅烧高岭石，备用；配制浓度为1-2mol/L的盐酸水溶液，备用；

步骤二、按照固液比为1∶30～1∶50(g∶mL)的比例取步骤一所得煅烧高岭石和盐酸水溶液混合，在80-90℃下磁力搅拌6-10小时后得到混浊液，将其冷却至室温后进行抽滤，对抽滤所得固体产物进行多次洗涤后，80-110℃的温度下烘干8-12小时，得到二氧化硅纳米片(SNSs)；

步骤三、按照质量比1∶100取上述步骤二所制备的二氧化硅纳米片和水混合，超声处理15-30分钟，使其分散均匀，得到二氧化硅纳米片水溶液；配制浓度为0.015-0.025mol/L的氯化亚锡水溶液，备用；

所述氯化亚锡水溶液的配制方法为：根据所需配制的浓度，取一定质量的二水氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)和一定体积的0.01mol/L的盐酸水溶液，在磁力搅拌下充分溶解，即得到一定浓度的氯化亚锡水溶液。

步骤四、按照体积比2∶1的比例取上述步骤三所得二氧化硅纳米片水溶液和氯化亚锡水溶液混合，在常温下磁力搅拌6-8小时后进行抽滤，对抽滤所得固体产物进行多次洗涤后，50-70℃的温度下烘干6-10小时，得到锡改性二氧化硅纳米片(Sn²⁺/SNSs)；