一种铝硅酸盐矿物层结构膨胀的方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种制备具有片层膨胀结构的层状粘土的方法，是利用尿素插层层状粘土铝硅酸盐矿物，并在氯酸钾存在条件下，通过瞬间高温煅烧膨化得到膨胀型层状铝硅酸盐的方法。
技术背景:
[0002]Ti02因具有无毒、降解效率尚、光腐蚀稳定性尚等特点成为迄今为止最有效的新型光催化剂和无机抗菌剂之一，受到人们广泛关注。然而，目前所使用的T12光催化剂多为粉末状，在液相降解体系中多呈悬浮状态分布，难于分离回收，直接排放会对环境造成二次污染。因此，将T12光催化剂固定在合适的载体上，成为光催化领域迫切需要解决的问题。
[0003]层状粘土矿物是一类含铝、镁等为主的含水硅酸盐，晶体结构由硅氧四面体层和铝氧八面体层构成，这些硅酸盐片层具有一定刚性，能够为负载T12提供稳定的载体环境。在这类层状粘土矿物中，像高岭石、地开石、伊利石等这些离子交换量较少，遇水不膨胀的粘土矿物，能够降低在液相体系中的悬浮性，从而更适合用作T12载体，方便回收利用。此夕卜，由于普通T12比表面积小，反应活性中心少，光催化反应仅仅发生在催化剂的二维表面及相邻极薄的液层中。因此，增大载体的表面积，构建载体多孔型结构，将有利于污染在载体上的吸附，增大T12光催化剂附近污染物的浓度，提高光催化效果。层状粘土矿物单片层的厚度不到lnm，层结构的剥离将显著增大此类矿物的比表面积。因此，制备粘土负载型T12光催化剂的关键是破坏粘土矿物结构层的紧密堆积状态，并构造多孔型的载体结构。目前破坏层状矿物结构层紧密堆积状态的主要方式是片层的剥离。
[0004]CN 101844776 B许红亮等公开了一种高岭石片状晶体及其制备方法。利用普通高岭土或煤系高岭土为主要原料，先利用二甲基亚砜为插层剂制备高岭土 / 二甲基亚砜插层复合体，再以尿素为插层剂，通过置换高岭土层间二甲基亚砜分子制备出高岭土 /尿素插层复合体，再将该插层复合体进行机械磨剥后，进行煅烧处理，再经过超声处理，实现对高岭石的层状剥离，比表面积达到32.7-49.8m2/go
[0005]CN101058425张先如等发明了一种制备纳米级片状高岭石的方法。涉及利用微波诱导二甲基亚砜插入高岭石层间，制备高岭土/二甲基亚砜插层复合体，再用PEG分子置换出二甲基亚砜分子，最后利用微波协同PEG分子在高岭石层间的相互作用，破坏层间氢键，从而使高岭石剥离成纳米级片晶。
[0006]CN1374271沈忠悦等报道了高岭石的化学剥片方法。采用高岭石与醋酸钾混合研磨的方式制备高岭石的醋酸钾夹层复合物，再加水冲洗，得到高岭石的水合夹层复合物，最后加热烘干使高岭石层间水汽化得到片层剥离的高岭石。
[0007]上述针对高岭石处理方法，均可实现片层结构一定程度的剥离，增大了粉体的比表面积，但是无法得到粉体内部的多孔结构。多孔结构的存在更有利于T12在孔道内壁键合负载，同时为高效、高选择性降解有害污染物提供一个独一无二的纳米微孔反应场所。为获得更大比表面积和具有孔道特征的膨胀型层状铝硅酸盐，本发明提出了一种尿素与氯酸盐联合插层活化的方法，该方法过程简单，原料易于获得、价格低廉，膨胀效率高。
【发明内容】
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[0008]本发明的目的就是针对于目前上述技术的不足，提供一种制备具有片层膨胀结构的层状矿物载体方法，使制备的层状矿物载体具有较大比表面积，发达的孔道结构，为负载催化剂，提高催化活性提供更有利条件。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0010]片层膨胀型层状矿物载体的制备方法，包括以下步骤:
[0011]a.层状矿物与一定质量的尿素混合研磨至200目，尿素的质量是矿物粉体质量的30?10wt %，将混合物置于密闭于容器中，于80?120 °C保温12-48小时。之后，将混合物与氯酸盐混合研磨10?30分钟，氯酸盐的用量是混合物中层状矿物质量的5?80wt%;
[0012]b.将掺入氯酸盐的混合物在400?500 °C煅烧0.5?5分钟，得到片层膨胀的层状矿物；
[0013]所述的层状矿物限定为非膨胀型粘土:伊利石、高岭石、地开石、珍珠陶土
[0014]所述的氯酸盐限定为:氯酸钾或氯酸钠
[0015]有益效果:本发明以尿素为有机插层剂，氯酸盐为促进剂，适用于层状矿物的片层膨胀。与已经报导的高岭石片层剥离效果不同，本方法采取的措施主要是利用氯酸盐与插层矿物层间的尿素分子发生化学反应，瞬间产生大量气体，从而将层状矿物的片层膨胀。该反应是在样品送入高温炉中瞬间完成的，反应速度快，煅烧时间很短，流程简单，大大降低了生产能耗。
【附图说明】
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[0016]图1为片层膨胀结构的层状粘土制备方法流程图。
【具体实施方式】
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[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0018]a.层状矿物与一定质量的尿素混合研磨至200目，尿素的质量是层状矿物质量的30?100wt%，将混合物密闭于容器中，于80?120°C保温12-48小时，之后将混合物与氯酸盐混合研磨10?30分钟，氯酸盐的用量是混合物中层状矿物质量的5?80wt% ；
[0019]b.将掺入氯酸盐的混合物在400?500 °C煅烧0.5?5分钟，得到片层膨胀的层状矿物载体；
[0020]实施例1
[0021 ] a.取5g地开石与2.5g尿素在玛瑙研钵中混合研磨约30分钟，过200目方孔筛；
[0022]b.将研磨充分的混合物密闭于带胶塞的锥形瓶中，放置于80 0C的烘箱中保温12小时；
[0023]c.保温结束后，将混合物与2g氯酸钾在玛瑙研磨中混合研磨10分钟；
[0024]d.将掺入氯酸钾的混合物迅速放入已经升温到400°C的马弗炉中，保温I分钟，保温结束后取出空冷，得到膨胀地开石粉体。该膨胀后粉体比表面积达到45m2/g。
[0025]实施例2
[0026]a.取5g高岭石与1.5g尿素在玛瑙研钵中混合研磨约30分钟，过200目方孔筛；
[0027]b.将研磨充分的混合物密闭于带胶塞的锥形瓶中，放置于100 0C的烘箱中保温48小时；
[0028]c.保温结束后，将混合物与3g氯酸钠在玛瑙研磨中混合研磨20分钟；
[0029]d.将掺入氯酸钠的混合物迅速放入已经升温到500°C的马弗炉中，保温3分钟，保温结束后取出空冷，得到膨胀高岭石。该膨胀后粉体比表面积达到38m2/g。
[0030]实施例3
[0031 ]a.取5g伊利石与5g尿素在玛瑙研钵中混合研磨约30分钟，过200目方孔筛；
[0032]b.将研磨充分的混合物密闭于带胶塞的锥形瓶中，放置于120°C的烘箱中保温48小时；
[0033]c.保温结束后，将混合物与4g氯酸钾在玛瑙研磨中混合研磨30分钟；
[0034]d.将掺入氯酸钾的混合物迅速放入已经升温到450°C的马弗炉中，保温5分钟，保温结束后取出空冷，得到膨胀伊利石。该膨胀后粉体比表面积达到39m2/g。
[0035]实施例4
[0036]a.取5g珍珠陶土与5g尿素在玛瑙研钵中混合研磨约30分钟，过200目方孔筛；
[0037]b.将研磨充分的混合物密闭于带胶塞的锥形瓶中，放置于95°C的烘箱中保温48小时；
[0038]c.保温结束后，将混合物与0.25g氯酸钠在玛瑙研磨中混合研磨20分钟；
[0039]d.将掺入氯酸钠的混合物迅速放入已经升温到450°C的马弗炉中，保温0.5分钟，保温结束后取出空冷，得到膨胀珍珠陶土。该膨胀后粉体比表面积达到36m2/g。
【主权项】
1.一种铝硅酸盐矿物层结构膨胀的方法，其特征在于，包括以下步骤: a.层状矿物与一定质量的尿素混合研磨至200目，尿素的质量是矿物质量的30?10wt %，将混合物密闭于容器中，于80?120 0C保温12-48小时，之后将混合物与氯酸盐混合研磨1?30分钟，氯酸盐的用量是混合物中层状矿物质量的5?80wt % ; b.将掺入氯酸盐的混合物在400?500°C煅烧0.5?5分钟，得到片层膨胀的层状矿物粉体。2.按照权利要求1所述的一种铝硅酸盐矿物层结构膨胀的方法，其特征在于，所述的层状矿物限定为伊利石、高岭石、地开石、珍珠陶土。3.按照权利要求1所述的一种铝硅酸盐矿物层结构膨胀的方法，其特征在于:所述的氯酸盐限定为:氯酸钾和氯酸钠。
【专利摘要】本发明涉及一种铝硅酸盐矿物层结构膨胀的方法，属于矿产资源深加工领域。该方法是利用尿素作为插层剂，与非膨胀型层状粘土铝硅酸盐矿物制备成插层复合物，并在氯酸钾的作用下，通过瞬间高温煅烧膨化粘土矿物的层状结构，制成一种具有片层膨胀结构的层状矿物粉体。该方法流程简单、原料易于获得、价格低廉。制备的膨胀型层状矿物粉体，比表面积大、孔道结构发达，作为催化剂载体能为催化反应物提供独特的纳米微孔反应场所，提高催化活性。
【IPC分类】C01B33/44
【公开号】CN105712364
【申请号】CN201610036968
【发明人】薛兵, 李芳菲, 夏茂盛, 雒锋, 蒋引珊
【申请人】吉林大学