-HNTs纳米杂化材料的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及埃洛石纳米管杂化材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]埃洛石纳米管（HNTs)作为一种新型的天然纳米材料，具有良好的生物兼容性，独特的管状结构与性质，具有很高的强度、优良的增韧性能、特殊的表面性质是一种理想的纳米填料，在很大程度上能够代替碳纳米管。但是其高的长径比以及非常大的表面能使得其不易分散。为了更好的发挥其优异的性能，通过有机改性表面修饰，比如硅烷偶联剂的表面改性来改善其分散性。
[0003]埃洛石纳米管由于具有良好的力学性能及抗腐蚀性能，使其受到广泛的关注，由于其硬度不够，使其耐磨性能较低，作为一种无机纳米材料纳米管非常容易发生团聚，限制了其应用范围。对此，人们选择对其表面进行改性，在其表面接枝有机基团改性其表面，但有机基团改性只改善了其分散性，其作为无机填料的耐磨性未得到提高。
【发明内容】
[0004]本发明通过化学沉积法制备了三氧化二铁_埃络石（Fe203-HNTs)的纳米杂化材料，在埃洛石纳米管外表面负载了一层纳米金属颗粒Fe203，通过制备Fe203-HNTs的杂化材料，这样不仅可以将Fe203的较好的耐磨性能与HNTs优良的增韧性能结合起来，而且还能适当降低埃洛石纳米管的表面能，降低HNTs的团聚程度。
[0005]本发明第一次采用化学共沉淀法制备了 Fe203-HNTs纳米杂化材料，优化了制备方法，在体系pH为7. 5-8. 5时，采用聚乙烯醇作为表面活性剂，尿素水解时得到的负载效果最佳。
【附图说明】
[0006]图1不同pH时Fe203-HNTs杂化材料SEM图片
[0007]其中：
[0008]图1-1为反应体系pH为10时放大30000倍的杂化材料电镜图片；
[0009]图1-2为反应体系pH为10时放大50000倍的杂化材料电镜图片；
[0010]图1-3为反应体系pH为8时放大30000倍的杂化材料电镜图片；
[0011]图1-4为反应体系pH为8时放大50000倍的杂化材料电镜图片；
[0012]图1-5为反应体系pH为6时放大30000倍的杂化材料电镜图片
[0013]图1-6为反应体系pH为6时放大50000倍的杂化材料电镜图片。
[0014]图2添加与未添加尿素Fe203-HNTs杂化材料SEM图片
[0015]其中：
[0016]图2-1为未加尿素时放大30000倍的Fe203_HNTs杂化材料电镜图片，
[0017]图2-2为未加尿素时放大50000倍的Fe203_HNTs杂化材料电镜图片，
[0018]图2-3为加入尿素时放大30000倍的Fe203_HNTs杂化材料电镜图片。
[0019]图2-4为加入尿素时放大50000倍的Fe203_HNTs杂化材料电镜图片。
[0020]图3不同三氯化铁浓度Fe203-HNTs杂化材料SEM图片
[0021]其中：
[0022]图3-1为FeC13浓度为10g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大30000倍电镜图片，
[0023]图3-2为FeC13浓度为10g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大50000倍电镜图片，
[0024]图3-3为FeC13浓度为20g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大30000倍电镜图片，
[0025]图3-4为FeC13浓度为20g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大50000倍电镜图片，
[0026]图3-5为FeC13浓度为30g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大30000倍电镜图片，
[0027]图3-6为FeC13浓度为30g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大50000倍电镜图片，
[0028]图3-7为FeC13浓度为40g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大30000倍电镜图片；
[0029]图3-8为FeC13浓度为40g/L时Fe203_HNTs杂化材料放大50000倍电镜图片
[0030]图4添加与未添加聚乙烯醇Fe203-HNTs杂化材料SEM图片
[0031]其中：
[0032]图4-1为未添加聚乙烯醇Fe203_HNTs杂化材料分别放大30000倍SEM图片，
[0033]图4-2为未添加聚乙烯醇Fe203_HNTs杂化材料分别放大50000倍SEM图片，
[0034]图4-3为添加聚乙烯醇Fe203_HNTs杂化材料分别放大30000倍SEM图片
[0035]图4-4为添加聚乙烯醇Fe203_HNTs杂化材料分别放大50000倍SEM图片
[0036]图5 Fe203-HNTs杂化材料XRD谱图
[0037]图6 Fe203-HNTs杂化材料TGA曲线。
【具体实施方式】
[0038]实施例1 Fe203-HNTs杂化材料样品1的制备
[0039]取0. 6g的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成30g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至8后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 48go
[0040]实施例2 Fe203-HNTs杂化材料样品2的制备
[0041]取0. 6g的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成30g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至6后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 48go
[0042]实施例3 Fe203-HNTs杂化材料样品3的制备
[0043]取0. 6g的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成30g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至10后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 48go
[0044]实施例4 Fe203-HNTs杂化材料样品4的制备
[0045]取0. 4的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成20g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至8后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 38go
[0046]实施例5 Fe203-HNTs杂化材料样品5的制备
[0047]取0. 8g的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成40g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至8后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 58go
[0048]实施例6 Fe203-HNTs杂化材料样品6的制备
[0049]取0. 2g的三氯化铁（FeCl3)溶解于20ml去离子水，配制成10g/L的FeCl3溶液然后超声搅拌20min。将0. 2g的埃洛石纳米管分散于100ml去离子水中，超声搅拌lOmin，配置0. 5 %的聚乙烯醇溶液，40度水浴在强烈搅拌下，将埃洛石纳米管悬浮液缓慢滴加到三氯化铁溶液中，搅拌lOmin后滴加10ml 0. 5%的聚乙稀醇溶液，强烈搅拌lOmin后加入5g尿素，继续反应30min后，升温至80度后用10%氨水调节pH至8后继续反应4h，将反应产物离心分离，用蒸馏水反复清洗，真空烘干，研磨，在350°C下煅烧3h，及得到Fe203-HNTs杂化材料0. 28go
[0050]实验例考察不同pH、尿素水解、三氯化铁浓度、聚乙烯醇对负载的影响[0051 ] 1、pH对Fe203-HNTs杂化材料负载的影响
[0052] 从图1-1、图1-2、图1-3、图1-4、图1-5、图1_6中可以得出当反应体系pH为10和6时，三氧化二铁颗粒很少负载于埃洛石纳米管表面，而是自身团聚在一起，在宏观上表现为HNTs与纳米Fe203相互分离。可以明显的看出pH为10时，纳米Fe 203自身团聚的更加明显，这是因为过高的pH会使体系中的FeCl3水解过快，水解产生的Fe (OH) 3来及不负载于HNTs表面就自身发生沉淀，所以经过煅烧后Fe (OH) 3自身团聚成Fe 203，而未负载于HNTs纳米管表面。同时可以看出PH为6时，埃洛石纳米管与纳米Fe203颗粒也是分开沉淀的。而pH为8时纳米Fe203