本发明涉及一种改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，具体涉及一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法。
背景技术：
墙体保温技术的研究应用对于建筑能耗的降低及环境保护具有积极作用，性能优良的墙体保温隔热材料是节能的物质基础，在建筑保温中起到事半功倍的效果。其中隔热保温涂料在墙体保温隔热材料中占有重要地位，可节约建筑能耗30%以上。
凹凸棒土是一种晶型为2:1的富镁硅酸盐黏土矿物，其结构为层链状，外观呈针状或纤维状。凹凸棒土的比表面积大（160-210m2/g），特殊的层链状晶体结构使其具有发达的沸石类孔道，形成聚集多孔结构，气体被封闭于无数微小非连通的孔道内，使对流传热效率忽略不计，由于气体的导热系数很小，因此凹凸棒土可以被制成保温性能良好隔热保温涂料的隔热单元材料。
程晟、王群英等人在其《改性凹凸棒土作为隔热单元的新型水性隔热外墙涂料的制备》一文中阐述了凹凸棒土采用2mol/l的盐酸处理后，再用硅烷偶联剂kh550处理凹凸棒土，可以显著提高凹凸棒土隔热单元的隔热效果，将其添加到隔热涂料中，隔热涂料的隔热效果良好。但是随着人民生活水平的快速发展以及涂料工业的快速发展，对涂料的功能化要求越来越高，上述文献制得的改性凹凸棒土功能比较单一，仅作为隔热单元应用于隔热涂料。因此，本发明研究了一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，制得的改性凹凸棒土具有良好的隔热性能和光催化性能，不仅可以作为隔热单元，还可以作为光触媒应用于保温隔热涂料，起到隔热保温、净化环境、消毒杀菌的作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法。本发明制得的改性凹凸棒土具有良好的隔热性能和光催化性能，不仅可以作为隔热单元，还可以作为光触媒应用于保温隔热涂料，起到隔热保温、净化环境、消毒杀菌的作用。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照固液比1:20～30将凹凸棒土加入到摩尔浓度为1mol/l的硫酸溶液中，水浴加热至70～80℃，然后对进行高压脉冲电场处理，电场强度为40～50kv/cm，脉冲电场频率为300～400hz，处理时间为3～6s，处理完毕后在在1500～2500r/min的转速下搅拌20～30min，过滤，洗涤，烘干后在功率为200～300w的微波下加热30～50min，再在功率为400～500w的微波下加热15～25min，冷却至室温，待用；
（2）按照摩尔比1:1:0.4-0.6称取醋酸锶、钛酸四丁酯和四氯化锡，然后将醋酸锶溶于3～4倍质量的蒸馏水中，得溶液a；将钛酸四丁酯溶于15～20倍体积的异丙醇中，得溶液b；将四氯化锡溶于蒸馏水配制成浓度为0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力搅拌下将溶液a缓慢加入到溶液b中，继续搅拌2～4min，然后再在磁力搅拌下缓慢加入溶液c，继续搅拌3～5min，于磁力搅拌下缓慢加入质量分数为5%的氨水溶液，调节溶液ph=7～8，继续搅拌至凝胶出现，用水洗涤至无cl-；
（4）按照质量比1:4称取硫代乙酰胺和氯化锌，待用；
（5）取相当于氯化锌4～6倍质量的步骤（1）制得的凹凸棒土加水搅拌制成重量浓度为50～55%的浆液，超声分散15～25min，待用；
（6）将氯化锌溶于10～15倍质量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分搅拌均匀后在磁力搅拌下加入步骤（5）制得的浆液，超声分散20～30min，在60～70℃水浴温度下恒温搅拌反应1～3h，冷却至室温，抽滤，洗涤干净，在70～80℃温度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土负载纳米硫化锌；
（7）按照质量比1:3～4将步骤（3）制得的凝胶和步骤（6）制得的凹凸棒土负载纳米硫化锌混合，在1500～2000r/min的转速下搅拌10～15min，静置24～48h，过滤后置于液氮中快速冷冻，然后置在温度为－35～-50℃、真空度为8-12pa的条件下真空冷冻干燥24～48h，干燥后在290～340℃下预烧1～2h，升温至460～520℃，恒温1.5～2.5h，再升温至570～630℃，恒温1～2h，再升温至680～760℃，保温0.5～1.5h，自然冷却，次日取出，即得所需的纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料。
步骤（5）中所述的超声功率为200～300w。
步骤（6）中所述的超声功率为150～250w。
本发明的有益效果：
本发明采用硫酸结合高压脉冲电场对凹凸棒土进行处理，不仅可以去除原土矿中的泥质杂质和碳酸盐杂质，而且还可以疏通孔洞，大大提高凹凸棒土的比表面积，从而显著提高凹凸棒土隔热单元的隔热效果；然后以上述处理后的凹凸棒土为载体，氯化锌和硫代乙酰胺为原料，通过水热法制得凹凸棒土负载纳米硫化锌，再以取醋酸锶、钛酸四丁酯和四氯化锡为前驱体通过溶胶凝胶法制得复合凝胶，然后将复合凝胶包覆凹凸棒土负载纳米硫化锌，经真空冷冻干燥、煅烧即得纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料，该复合材料具有良好的隔热性能和光催化性能，不仅可以作为隔热单元，还可以作为光触媒应用于保温隔热涂料，起到隔热保温、净化环境、消毒杀菌的作用。
具体实施方式
实施例1
一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照固液比1:20将凹凸棒土加入到摩尔浓度为1mol/l的硫酸溶液中，水浴加热至70℃，然后对进行高压脉冲电场处理，电场强度为40kv/cm，脉冲电场频率为300hz，处理时间为6s，处理完毕后在在1500r/min的转速下搅拌30min，过滤，洗涤，烘干后在功率为200w的微波下加热50min，再在功率为400w的微波下加热25min，冷却至室温，待用；
（2）按照摩尔比1:1:0.5称取醋酸锶、钛酸四丁酯和四氯化锡，然后将醋酸锶溶于3倍质量的蒸馏水中，得溶液a；将钛酸四丁酯溶于15倍体积的异丙醇中，得溶液b；将四氯化锡溶于蒸馏水配制成浓度为0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力搅拌下将溶液a缓慢加入到溶液b中，继续搅拌2min，然后再在磁力搅拌下缓慢加入溶液c，继续搅拌3min，于磁力搅拌下缓慢加入质量分数为5%的氨水溶液，调节溶液ph=7，继续搅拌至凝胶出现，用水洗涤至无cl-；
（4）按照质量比1:4称取硫代乙酰胺和氯化锌，待用；
（5）取相当于氯化锌4倍质量的步骤（1）制得的凹凸棒土加水搅拌制成重量浓度为50%的浆液，超声分散15min，待用；
（6）将氯化锌溶于10倍质量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分搅拌均匀后在磁力搅拌下加入步骤（5）制得的浆液，超声分散20min，在60℃水浴温度下恒温搅拌反应3h，冷却至室温，抽滤，洗涤干净，在70℃温度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土负载纳米硫化锌；
（7）按照质量比1:3将步骤（3）制得的凝胶和步骤（6）制得的凹凸棒土负载纳米硫化锌混合，在1500r/min的转速下搅拌15min，静置24h，过滤后置于液氮中快速冷冻，然后置在温度为－35℃、真空度为8pa的条件下真空冷冻干燥24h，干燥后在290℃下预烧2h，升温至460℃，恒温2.5h，再升温至570℃，恒温2h，再升温至680℃，保温1.5h，自然冷却，次日取出，即得所需的纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料。
步骤（5）中所述的超声功率为300w。
步骤（6）中所述的超声功率为250w。
实施例2
一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照固液比1:25将凹凸棒土加入到摩尔浓度为1mol/l的硫酸溶液中，水浴加热至75℃，然后对进行高压脉冲电场处理，电场强度为45kv/cm，脉冲电场频率为350hz，处理时间为5s，处理完毕后在在2000r/min的转速下搅拌25min，过滤，洗涤，烘干后在功率为250w的微波下加热40min，再在功率为450w的微波下加热20min，冷却至室温，待用；
（2）按照摩尔比1:1:0.5称取醋酸锶、钛酸四丁酯和四氯化锡，然后将醋酸锶溶于3.5倍质量的蒸馏水中，得溶液a；将钛酸四丁酯溶于18倍体积的异丙醇中，得溶液b；将四氯化锡溶于蒸馏水配制成浓度为0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力搅拌下将溶液a缓慢加入到溶液b中，继续搅拌3min，然后再在磁力搅拌下缓慢加入溶液c，继续搅拌4min，于磁力搅拌下缓慢加入质量分数为5%的氨水溶液，调节溶液ph=7.5，继续搅拌至凝胶出现，用水洗涤至无cl-；
（4）按照质量比1:4称取硫代乙酰胺和氯化锌，待用；
（5）取相当于氯化锌5倍质量的纯化凹凸棒土加水搅拌制成重量浓度为52%的浆液，超声分散20min，待用；
（6）将氯化锌溶于12倍质量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分搅拌均匀后在磁力搅拌下加入步骤（5）制得的浆液，超声分散25min，在65℃水浴温度下恒温搅拌反应2h，冷却至室温，抽滤，洗涤干净，在75℃温度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土负载纳米硫化锌；
（7）按照质量比1:3.5将步骤（3）制得的凝胶和步骤（6）制得的凹凸棒土负载纳米硫化锌混合，在1800r/min的转速下搅拌12min，静置36h，过滤后置于液氮中快速冷冻，然后置在温度为－40℃、真空度为10pa的条件下真空冷冻干燥36h，干燥后在310℃下预烧1.5h，升温至490℃，恒温2h，再升温至600℃，恒温1.5h，再升温至620℃，保温1h，自然冷却，次日取出，即得所需的纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料。
步骤（5）中所述的超声功率为250w。
步骤（6）中所述的超声功率为200w。
实施例3
一种纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照固液比1:30将凹凸棒土加入到摩尔浓度为1mol/l的硫酸溶液中，水浴加热至80℃，然后对进行高压脉冲电场处理，电场强度为50kv/cm，脉冲电场频率为400hz，处理时间为3s，处理完毕后在在2500r/min的转速下搅拌20min，过滤，洗涤，烘干后在功率为300w的微波下加热30min，再在功率为500w的微波下加热15min，冷却至室温，待用；
（2）按照摩尔比1:1:0.6称取醋酸锶、钛酸四丁酯和四氯化锡，然后将醋酸锶溶于4倍质量的蒸馏水中，得溶液a；将钛酸四丁酯溶于20倍体积的异丙醇中，得溶液b；将四氯化锡溶于蒸馏水配制成浓度为0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力搅拌下将溶液a缓慢加入到溶液b中，继续搅拌4min，然后再在磁力搅拌下缓慢加入溶液c，继续搅拌5min，于磁力搅拌下缓慢加入质量分数为5%的氨水溶液，调节溶液ph=8，继续搅拌至凝胶出现，用水洗涤至无cl-；
（4）按照质量比1:4称取硫代乙酰胺和氯化锌，待用；
（5）取相当于氯化锌6倍质量的步骤（1）制得的凹凸棒土加水搅拌制成重量浓度为55%的浆液，超声分散25min，待用；
（6）将氯化锌溶于15倍质量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分搅拌均匀后在磁力搅拌下加入步骤（5）制得的浆液，超声分散30min，在70℃水浴温度下恒温搅拌反应1h，冷却至室温，抽滤，洗涤干净，在80℃温度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土负载纳米硫化锌；
（7）按照质量比1:4将步骤（3）制得的凝胶和步骤（6）制得的凹凸棒土负载纳米硫化锌混合，在2000r/min的转速下搅拌10min，静置48h，过滤后置于液氮中快速冷冻，然后置在温度为-50℃、真空度为12pa的条件下真空冷冻干燥48h，干燥后在340℃下预烧1h，升温至520℃，恒温1.5h，再升温至630℃，恒温1h，再升温至760℃，保温0.5h，自然冷却，次日取出，即得所需的纳米钛酸锶/纳米氧化锡/纳米硫化锌复合改性凹凸棒土隔热单元材料。
步骤（5）中所述的超声功率为200w。
步骤（6）中所述的超声功率为1500w。