[发明专利]一种熔盐改性凹凸棒石粘土的方法

说明书

本发明公开了一种熔盐改性凹凸棒石粘土的方法，具体步骤为：1）以凹凸棒石粘土为基础原料，与无机熔盐按比例混合进行机械球磨；2)将步骤1）球磨后的混合粉末样品放入马弗炉中或惰性气氛管式炉中高温煅烧；3)步骤2）煅烧后的粉末样品通过盐酸浸泡，随后用去离子水水洗至中性，烘干得到样品，即为改性凹凸棒石粘土。本发明工艺简单，生产效率高，改性后的凹凸棒石黏土具有更高的离子交换容量、比表面积以及更低的Zeta电位，用于锂离子电池领域时，大大提高了储锂能力，同时，本发明制备的熔盐改性凹凸棒石粘土在吸附、储能和催化等领域同样具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于非金属矿技术领域，涉及一种凹凸棒石粘土的改性方法，具体涉及一种熔盐改性凹凸棒石粘土的方法。

背景技术

凹凸棒石又称坡缕石，属于含水的链层状富镁的硅酸盐粘土矿物。凹凸棒石晶体结构属2:1型粘土矿物，即两层硅氧四面体夹一层镁（铝）氧八面体。在每个2:1层中，四面体片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状结构特征。在四面体条带间形成与链平行的通道，从而构成了平行X轴的链条及通道，通道截面积为0.37×0.64nm。凹凸棒石晶体呈棒状、纤维状。晶体结构内部通道多，阳离子、水分子和一定大小的有机分子可以进入。凹凸棒石的晶体结构和晶体化学特征决定了它具有胶体性、吸附性、催化性等性质。

目前传统锂离子电池发展已经遇到能量密度的瓶颈，不满足市场的需求，需要寻求新的电极材料。科研工作者研究了诸多的正极材料（磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元

材料等），电池的能量密度也得到了逐渐的提升。石墨作为锂离子电池的主要负极材料一直占据着主要市场。这是由于石墨拥有无毒无害、国内储藏量丰富、成本低、结构稳定性和经历高倍率循环后仍能保持较高比容量等优点。但石墨由于比容量的限制 (石墨理论比容量372 mAh/g)，目前已经不能满足市场的需求，要找到新型材料来满足市场的需求。凹凸棒石粘土材料由于其独特的结构以及吸附性、流变性能及离子交换性能等锂化特性，再加以储量丰富等特点，被广泛研究。近期研究表明凹凸棒石粘土独特的晶体结构和微观形态，具有应用于电池中的价值潜力，部分研究者已将凹凸棒石粘土应用到电池中以改善电池性能。但目前凹凸棒石粘土本征材料仅仅能存储约60 mAh/g 的比容量，需要寻求新的方法提高凹凸棒石粘土的储锂能力。

熔盐是熔融盐的简称，一般指盐类物质熔化而形成的熔融态液体，是由阳离子和阴离子组成的离子熔体。熔盐反应法通常是采用一种或数种低熔点的盐类作为反应介质，反应物在熔盐中有一定的溶解度，使得反应在原子级进行。随着对于熔盐体系研究的不断深入，熔盐体系的种类不断丰富，并凭借其优异性能被广泛应用于很多行业和领域。其中，混合熔盐体系使用温度较低的特性受到广大国内外学者的关注，被广泛应用于电池电解质、蓄热和传热介质、核裂变/聚变反应堆、核燃料后处理、材料制备以及还原扩散或电沉积难熔金属、稀土金属及其合金等方面的研究和应用。

近期研究表明溶液法的离子交换可以提高黏土类材料的离子交换容量，但这种方法过程较为繁琐。相比而言熔盐体系的离子交换方法较为简单，且在离子交换过程中不存在水合离子的交换过程，从而使交换容量进一步提高，因此熔盐法改性凹凸棒石材料的离子交换容量在储能领域有待遇进一步挖掘。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种熔盐改性凹凸棒石粘土的方法，本发明通过以金属阳离子置换角度出发，采用高温熔盐的热处理的方法，通过温度和始料比等重要影响因素改性凹凸棒石黏土材料，使其具有更高的离子交换容量、比表面积以及更低的Zeta电位。经过熔盐法改性的凹凸棒石用在储锂能力上最高提高了近7倍。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种熔盐改性凹凸棒石粘土的方法，包括以下步骤：

1)以凹凸棒石粘土为基础原料，与无机熔盐按比例混合进行机械球磨；

2)将步骤1）球磨后的混合粉末样品放入马弗炉中或惰性气氛管式炉中高温煅烧；