[发明专利]一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜的制备方法，包括以下步骤：1）将一定量蒙脱石分散在溶剂中通过真空抽滤制备蒙脱石薄膜A1；2）将步骤1）中所得蒙脱石薄膜A1于20‑70^oC条件下干燥10‑20 h，90‑120^oC条件下低温退火处理5‑10 h，200‑500^oC条件下低温退火处理20‑30 h，得到可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜A2。本发明通过真空抽滤及简单低温热处理和退火处理制备了一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜，无需引入有机改性剂，操作简单，低温退火过程对薄膜内部有序层结构影响较小，所得退火后蒙脱石薄膜可在溶液中稳定存在28 d以上，有利于蒙脱石薄膜的长期稳定应用。

技术领域

本发明属于蒙脱石加工领域，具体涉及一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜的制备方法。

背景技术

蒙脱石是一种典型的2:1型层状粘土矿物，在环保、建筑、医疗、冶金、石油、化工等领域都有广泛的应用。得益于蒙脱石所具有的天然层状结构和优异的吸附性能，且价格低廉，环境友好，具有高化学稳定性和热稳定性，蒙脱石已被广泛用于研究和制备新型高效凝胶吸附剂、矿物基储热材料等先进矿物功能材料。

由于蒙脱石表面天然荷负电且亲水性较强，在水中易发生水化膨胀及剥离，分离出的稳定分散在溶液中的纳米级厚度的蒙脱石片层可通过简单抽滤重组装制备具有有序层状结构的蒙脱石薄膜，采用此种方法制备的蒙脱石薄膜内部层结构可用作流体传输通道从而具有可实现离子选择及能量转化等的应用潜力。但由于粘土矿物的天然水化膨胀特性，直接抽滤制备的蒙脱石薄膜材料在水中稳定性极差，无法维持薄膜形态，因此通常需要在重组装过程中对粘土进行表面修饰，如相关研究中报道的对蒙脱石纳米片进行CTAB改性后重组装制备薄膜(J.Mater.Chem.A,2019,7,14089)。而这种有机改性剂的引入不仅使重组装过程变得复杂，也对二维方向上的纳米流体通道结构造成了一定影响，且有机物耐高温性能差，限制了制备粘土矿物薄膜材料的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜的制备方法。本发明方法仅通过简单低温热处理过程即可显著提高亲水蒙脱石薄膜在溶液中的稳定性，无需改性处理，操作过程简便。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜的制备方法，具体步骤如下：

1)将一定量蒙脱石样品分散后通过真空抽滤制备蒙脱石薄膜A1；

2)将步骤1)中所得蒙脱石薄膜A1于20-70℃条件下干燥10-20h，90-120℃条件下低温退火处理5-10h，200-500℃条件下低温退火处理20-30h，得到可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜样品A2。

上述方案中，步骤1)中所述蒙脱石样品为锂基蒙脱石、钠基蒙脱石、钙基蒙脱石或任何其他金属基蒙脱石等中的一种或者几种的混合物。

上述方案中，步骤1)中所述蒙脱石样品为未处理或经过液相/气相剥离处理或经过任何其他所需前处理的蒙脱石样品等。

上述方案中，步骤1)中所述溶剂为纯水或电解质溶液等，蒙脱石在溶剂中分散浓度为1wt％-10wt％。其中，所述电解质溶液包括各种如LiCl、NaCl、KCl、MgCl₂等各种金属离子盐溶液等，浓度范围一般为0.01-1mol/L。

上述方案中，蒙脱石薄膜A2可稳定存在的溶液包括纯水；LiCl、NaCl、KCl、MgCl₂等各种金属离子盐溶液(浓度范围0.01-1mol/L)等；以及乙醇、异丙醇等有机溶剂或其水溶液中的一种或者几种的混合物。其中，有机溶剂为与水互溶的有机溶剂；有机溶剂的水溶液的浓度范围一般为10-100％均可。

上述方案中，所述的方法制备的可在溶液中稳定存在的蒙脱石薄膜。