[发明专利]一种具有调湿功能的纳米介孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有调湿功能的纳米介孔材料的制备方法，其包括如下工艺步骤：1)原料分散，得黏土浆体；2)水热碱活化：将黏土浆体、氢氧化钠溶液和去离子水按质量比为1：(0.45～2.6)：(0.01～1.2)混合均匀后倒入水热反应釜中，得碱活化粉体；3)水热酸蚀刻：将碱活化粉体、氯化氢溶液和去离子水按质量比为1：(1.3～5.2)：(1.4～5.4)混合均匀后倒入水热反应釜中，得成品。本发明以我国储量丰富的天然纳米层状硅酸盐黏土为原料，无需采用有机溶剂，通过水热碱活化和水热酸蚀刻工艺制备出具有高效调湿性能的纳米介孔材料，且制备工艺简单、制备成本低廉、操作简便、有利于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及无机材料领域，特别涉及一种介孔材料。

背景技术

空气湿度与人体健康息息相关，空气湿度过高会使得人体内的甲状腺素及肾上腺素的浓度降低，从而造成细胞的新陈代谢减慢，会使人无精打采、萎靡不振；空气湿度过低会使人体水分蒸发速度加快，造成皮肤干燥及鼻腔粘膜受到刺激，诱发人体产生呼吸系统病症。此外，空气湿度过大或过小时，都有利于一些细菌和病毒的繁殖和传播。因此，将空气湿度控制在人体感觉舒适的范围(50～70％)，显得尤为必要。而据相关研究证明，孔径为3.7～7.1nm的介孔，通过毛细凝聚和脱附作用，对维持室内相对湿度在50～70％之间具有最为显著的效果。孔径为3.7～7.1nm的介孔材料，会在环境湿度低于50％时，释放其吸附的水份来增加空气中的湿度；会在环境湿度高于70％时，吸收空气中的水气，来降低空气中的湿度。

调湿材料是利用孔径为3.7～7.1nm的多孔材料来进行调节室内湿度。天然介孔材料孔径分布范围宽泛，只有少量孔的孔径在3.7～7.1nm的范围内，造成其质量吸湿率低、调湿效果差。合成介孔材料具有孔道有序，孔径大小在一定范围内可连续调节及比表面积高等特征，是一种理想的调湿材料。

到目前为止，有关介孔材料的制备专利有：“一种功能性介孔材料及其制备方法”CN106466593A、“一种介孔材料”CN103043676A、“一种介孔材料及其修饰方法和用途”CN105948071A、“一种全硅介孔材料的合成方法”CN104418344A。这些专利都采用有机模板法制来制备介孔材料，不仅耗时长、成本高，且制备过程中需大量采用有机溶剂，这些有机溶剂的挥发及烧除会对环境具有较大的潜在危害。这些缺点不利于介孔调湿材料的工业化应用生产。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有调湿功能的纳米介孔材料的制备方法，其制备所得的具有调湿功能的纳米介孔材料在高湿环境下的吸湿率高达80％，具备高效的调湿性能。

本发明所采取的技术方案是：一种具有调湿功能的纳米介孔材料的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)原料分散：将天然纳米层状硅酸盐黏土与去离子水按照7：(12～15)的比例置于球磨机中球磨，球磨至300目筛余小于0.3％后过筛处理，得黏土浆体；

2)水热碱活化：将黏土浆体、氢氧化钠溶液和去离子水按质量比为1：(0.45～2.6)：(0.01～1.2)混合均匀后倒入水热反应釜中，于95～145℃温度下反应2～15h，经真空过滤、去离子水洗涤至中性、烘干，得碱活化粉体；

3)水热酸蚀刻：将碱活化粉体、氯化氢溶液和去离子水按质量比为1：(1.3～5.2)：(1.4～5.4)混合均匀后倒入水热反应釜中，于95～145℃温度下反应2～15h，冷却至室温、洗涤至中性，经真空过滤、烘干、破碎、过筛，得成品。

具体地，本发明采用天然纳米层状硅酸盐黏土矿物为主要原料，通过水热碱活化，在片状硅酸盐结构上原位生成非晶态的硅酸铝钠，再经过水热酸蚀刻，将非晶态硅酸铝钠中Al-O、Na-O溶出，从而在残留的片状氧化硅骨架上原位生成大量孔径为3.7～7.1nm的介孔孔道，使得该纳米介孔材料在高湿环境下的质量吸湿率高达80％，具备高效的调湿性能。