专利名称：一种多孔结构特征的导电硅藻土制备方法
技术领域：
本发明涉及材料领域，是一种导电硅藻土制备的方法。
背景技术：
导电粉体作为一种功能材料，添加于塑料、纤维、橡胶、涂料可用于抗静电和电磁 屏蔽领域，依据特种涂层材料的国家标准要求，当表面电阻率小于105Ω · cm为导电涂料、 电阻率在IO5 IO9 Ω .cm为导静电涂料、在IO9 IO14 Ω · cm为抗静电涂料，而涂层材料 表面(不局限于涂料表面，也可是塑料、橡胶材料表面)的导电性，均通过填加导电填料来 实现。传统导电粉体填料，如金属、碳系、有机高分子化合物等因各自存在难以克服困难，其 应用均受到限制；如金属系导电粉易被氧化或价格昂贵并且比重非常大容易沉降、碳系颜 色深且导电性能较差、有机高分子不耐高温且性能不稳定等。近几年来锑掺杂二氧化锡、氧 化锌、氧化钛等具有半导体特征的金属氧化物导电材料研究备受关注，其中最具有应用前 景是锑掺杂二氧化锡(Antinony doped tin oxideATO)；锑掺杂二氧化锡粉体价格非常昂 贵，所以制备ATO包覆型导电粉体成为主要研究方向，如ATO包覆石英、高岭土、重晶石、云 母等。所制备ATO包覆型导电粉体，电阻率(导电性能)大多为10 103Ω ^m,能满足导 电或抗静电性能要求。然而这些包覆矿物材料不具备多孔性、且密度较大，影响了材料本身 的功能性和使用性。到目前为止，人工合成或天然微孔或多孔材料自身均不具有导电性能。 因此制备具有多孔结构征的导电粉休材料，功能性将大大增强，非常有意义。硅藻土是由硅藻及其它微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩，具有天然微孔结 构，主要化学成份为非晶态SiO2，松散、质轻、多孔；比表面积大，孔隙呈有规律分布，孔径为 几个纳米到数百纳米，化学性质稳定，可用作助滤剂、催化剂载体、吸附净化材料。在不改变 硅藻土孔结构的前提下，在硅藻土表面沉积具有导电导电特性的包覆层，以制备具有多孔 结构的硅藻土导电粉体材料，无论就硅藻土或导电粉体材料而言，功能性将大大增强，非常意义。
发明内容
本发明的目的在于针对硅藻土没有导电性，现有天然和人工合成的导电材料不具 有多孔性的不足，提供一种制备具有多孔结构特征的导电硅藻土的方法。该方法生产成本 低，操作工艺简单，易于工业化生产。本发明所提供的导电性硅藻土是由硅藻土、结晶四氯化锡，三氯化锑，盐酸，氢氧 化钠、水、采用共沉淀法合成的。合成过程的物料配比为水硅藻土(重量份比)结晶 四氯化锡三氯化锑=120 10 (4 10. 5) (0. 286 1. 75)本发明所提供的一种多孔结构特征的导电硅藻土制备方法，其特征在于，包括以 下步骤第一步，取结晶四氯化锡，三氯化锑溶解在浓度为2mol/L的HCl溶液中，结晶四氯 化锡和三氯化锑的质量比为(6 14) 1。
第二步，取一 定量硅藻土悬浮于水中，加入HCl调节悬浊液为酸性，搅拌使其成为 均勻悬浊液，控制反应温度在30 70°C，在1 4个小时内勻速滴加上述酸混合液，同时滴 加NaOH溶液保持悬浊液pH值在0. 5 3范围内。第三步，滴加结束后继续沉化0. 5 2小时，使沉化完全。最后过滤并用蒸馏水洗 涤除去Cl_，干燥，在500 900°C煅烧1 3小时。本发明采用化学共沉淀法通过在硅藻土基核上包覆Sb掺杂SnO2导电物质，制 备出具有多孔结构的复合导电粉，通过采用本工艺方法所得复合导电材料电阻率可降 14 Ω ·_。复合导电材料电阻率(导电性能)10 103Ω · cm能满足导电或抗静电性能要 求。
图1实施例1产物和硅藻土原土的X射线衍射曲线，其中a为硅藻土的X射线衍 射曲线，b为实施例1产物的X射线衍射曲线。图2实施例2产物及原硅藻土的扫描电镜图像，其中a为硅藻土盘的扫面电镜图 像，内图为盘上一大孔的扫面电镜图像，c为硅藻土盘边缘部位的扫面电镜图像，b为实施 例2产物的整个盘的扫描电镜图像，内图为盘上一大孔的扫描电镜图像，d为实施例2产物 盘状结构边缘部位的扫描电镜图像。图3实施例3产物的EDS分析结果，能谱测试表明Sb掺杂SnO2沉积在硅藻土盘 上。图4实施例4产物的TEM和HRTEM图片，其中，a，为实施例3产物的包覆后整个硅 藻土盘的TEM，b为中间大孔的TEM，c为边缘部位的TEM，d为实施例3产物的HRTEM。图5实施例2，5产物及硅藻土原土的N2吸脱附曲线，其中，a为硅藻土原土的N2 吸脱附曲线，b，c分别为实施例2，5产物的N2吸脱附曲线。图6实施例2，5产物及硅藻土原土的孔结构吸附曲线及孔径分布曲线，其中，a为 硅藻土原土的孔径分布曲线，b，c分别为实施例2，5产物的孔径分布曲线。可以看出包覆 后的导电硅藻土为介孔材料。注PS =试样压强；Ptl =饱和压强；PS/PQ =相对压强比
具体实施例方式实施例11.称取结晶四氯化锡4g，三氯化锑0. 667度为2mol/L的HCl溶液中。2.取IOg硅藻土悬浮于120mL水中，加入HCl调节悬浊液pH值为1，搅拌使其成 为均勻悬浊液，控制反应温度为50°C，在2个小时内勻速滴加1步骤获得的酸混合液，同时 滴加NaOH溶液以保持pH不变。3.滴加结束后继续沉化0. 5小时，最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl—，干燥，500°C 煅烧1小时。实施例21.称取结晶四氯化锡10. 465g，三氯化锑1. 312度为2mol/L的HCl溶液中。2.取IOg硅藻土悬浮于120mL水中，加入HCl调节悬浊液pH值为1搅拌使其成为均勻悬浊液，控制反应温度为40°C，在1个小时内勻速滴加1步骤获得的酸混合液，同时滴 加NaOH溶液以保持pH不变。3.滴加结束后继续沉化1. 5小时，最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl—，干燥，600°C 煅烧1. 5小时。实施例3 1.称取结晶四氯化锡5. 581g，三氯化锑0. 698g溶解在浓度为2mol/L的HCl溶液 中。2.取IOg硅藻土悬浮于120mL水中，加入HCl调节悬浊液pH值为3，使其成为均 勻悬浊液，控制反应温度为70°C，在2个小时内勻速滴加1步骤获得的酸混合液，同时滴加 NaOH溶液以保持pH不变。3.滴加结束后继续沉化2时，最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl—，干燥，800°C煅烧 2小时。实施例41.称取结晶四氯化锡7. 209g，三氯化锑0. 514解在浓度为2mol/L的HCl溶液中。2.取IOg硅藻土悬浮于120mL水中，加入HCl调节悬浊液pH值为1，搅拌使其成 为均勻悬浊液，控制反应温度为60°C，在4个小时内勻速滴加1步骤获得的酸混合液，同时 滴加NaOH溶液以保持pH不变。3.滴加结束后继续沉化0. 5小时，最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl—，干燥，600°C 煅烧3小时。实施例51.称取结晶四氯化锡8. 837g，三氯化锑0. 884g溶解在浓度为2mol/L的HCl溶液 中。2.取IOg硅藻土悬浮于120mL水中，加入HCl调节悬浊液pH值为2，搅拌使其成 为均勻悬浊液，控制反应温度为30°C，在1. 5个小时内勻速滴加1步骤获得的酸混合液，同 时滴加NaOH溶液以保持pH不变。3.滴加结束继续沉化1，最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl-，干燥，900°C煅烧1. 5 小时。表 1
样品编号实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5
电阻率 Ω · cm 1421472493权利要求
1. 一种多孔结构特征的导电硅藻土制备方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，取结晶四氯化锡，三氯化锑溶解在浓度为2mol/L的HCl溶液中； 第二步，取硅藻土悬浮于水中形成悬浊液，加入HCl调节悬浊液为酸性，搅拌使其成为 均勻悬浊液，控制反应温度在30 70°C，在1 4个小时内勻速滴加上述酸混合液，同时滴 加NaOH溶液保持悬浊液pH值在0. 5 3范围内；第三步，滴加结束后继续沉化0. 5 2小时，使沉化完全；最后过滤并用蒸馏水洗涤除 去Cl_，干燥，在500 900°C煅烧1 3小时；制备过程中物料质量配比是水硅藻土结晶四氯化锡三氯化锑= 120 10 (4~ 10. 5) (0. 286 1. 75)。
全文摘要
一种多孔结构特征的导电硅藻土制备方法涉及材料领域。本发明步骤取结晶四氯化锡，三氯化锑溶解在浓度为2mol/L的HCl溶液中；取硅藻土悬浮于水中形成悬浊液，加入HCl调节悬浊液为酸性，搅拌使其成为均匀悬浊液，控制反应温度在30～70℃，在1～4个小时内匀速滴加上述酸混合液，同时滴加NaOH溶液保持悬浊液pH值在0.5～3范围内；，滴加结束后继续沉化0.5～2小时，使沉化完全；最后过滤并用蒸馏水洗涤除去Cl-，干燥，在500～900℃煅烧1～3小时；本发明采用化学共沉淀法通过在硅藻土基核上包覆Sb掺杂SnO2导电物质，制备出具有多孔结构的复合导电粉，所得材料电阻率可降14Ω·cm。
文档编号H01B1/16GK102074279SQ20101061649
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者卜仓友, 孔伟, 孟琪, 李扬, 杜玉成, 颜晶 申请人:北京工业大学