一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法。本发明专利技术以地开石为原料，通过醋酸钾溶液插层剥片的方法制备超薄地开石。本发明专利技术首次采用醋酸钾插层剥片的方法制备超薄地开石，工艺流程简单高效，且经济实用、绿色环保，地开石原料来源丰富、资源利用率高，具有良好的工业前景和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超薄地开石的制备领域，具体涉及一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法。
技术介绍
根据国际粘土研究协会（AIPEA）分类，地开石属于高岭石族含水铝硅酸盐粘土矿物，由硅氧四面体和铝氧八面体共用氧连接，并通过氢键沿着C轴堆垛而成的结构，其化学式、结构单元和同族的高岭石矿物一样，差别仅在于构造单元层的堆叠规律有所不同。长期以来，地开石相比于同族的高岭石研究较少，但尽管晶体结构等矿物学特征与高岭石不同，其同样具有可塑性、高白度和电绝缘性等性能，在很多领域可以作为替代品使用。近年来，对超细、超薄地开石产品的需求量日益增大，大径厚比的片状地开石晶粒，工业应用中将会增强地开石的造纸性能，提高其陶瓷原料的挤压成形性质和成型干燥强度，从而大大增加地开石的价值。但由于加工技术、设备和资源等因素的影响，超细、超薄的片状地开石的生产远远不能满足市场的需要，所以地开石纳米晶片的制备在生产实践中具有重要的意义。剥片是地开石深加工工艺中的一种基本工艺技术，由于天然地开石基本为热液蚀变形成的，其堆垛成蠕虫状或书页状，剥片就是这种叠片状集合体中通过剥离分层，把其分成较为单一薄片状。传统的剥片分离主要分为机械剥片和研磨剥片，如湿法或干法旋转磨（滚动磨、回转磨）、搅拌磨、振动磨和气流磨，通过摩擦、碰撞使地开石晶体沿解理破碎成很碎的晶片。尽管机械剥片和研磨剥片在地开石深加工剥片中得到了广泛的应用，但该方法生产效率低、能耗大、投资成本高、研磨效率差、更重要的是过度研磨会破坏晶体结构，导致其产品性能不佳。插层剥片是利用化学试剂插入到地开石层间并使结构层张开、解离，从而达到剥片的目的。利用插层剥片剥离地开石集合体，不仅可以保持良好的晶体结构，使晶体性质保持不变。插层剥片技术可提高物理化学稳定性、白度、表面积，有效地提升其应用范围，并广泛用于陶瓷、电子、造纸、橡胶、塑料、石油化工、环境等行业。本专利技术以地开石为原料，使用插层剥片的方法制备超细、超薄、高表面积、晶体结构保持良好的超薄地开石片层。该技术能耗低且绿色环保，选用该制备方法制备高品质地开石，不仅降低了生产成本，而且又提高地开石产品档次的重要途径，为地开石的高附加值产品的开发提供了新的途径，从而实现资源的充分利用和可持续发展，具有十分重要的理论和现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种简便、高效、经济的以地开石为原料使用插层-剥片的方法制备超细、超薄、高表面积、晶体结构保持良好的地开石片层，其原料来源丰富，资源利用率高，工艺流程简单、高效，有效提高地开石的附加值，且经济实用、绿色环保。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其具体步骤如下：采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石-醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。所述地开石原料是经挑选、提纯、破碎、研磨，过100-200目筛后，得到的。地开石-醋酸钾插层复合物制备的具体步骤为：将地开石原料分散于质量浓度为 5%-71.8 %的醋酸钾溶液中，搅拌15-30分钟后静置24-60h。地开石-醋酸钾插层复合物剥片的具体步骤为：将制备的插层复合物用蒸馏水混合洗涤，重复三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，达到剥片的目的。插层剥片产物经过滤后，置于60-120℃烘干4-24h，得到超薄地开石。地开石插层剥片后的片层厚度为287.2-290.5 Å，粒径为15-20μm，比表面积为50.69-55.36 m2/g。本专利技术的显著优点在于：（1）本专利技术使用福建某矿区储量巨大脉石矿物地开石为原料，能耗低，且绿色环保，选用合适的制备方法制备了超薄地开石片；（2）本专利技术为地开石的高附加值产品开发提供了新的途径，极大地降低了矿区尾矿库的库容，从而实现资源的充分利用和可持续发展；（3）制备过程无需机械研磨，所制备的地开石晶片薄、晶粒细、表面积大且地开石的晶体结构保持良好；（4）制备工艺流程简单，易于操作，可规模化生产，便于推广。附图说明图1 实施例1制得的地开石和地开石原料的X射线衍射图谱。图2 实施例1制得的地开石和地开石原料的在羟基振动区的红外光谱图。图3 实施例1制得的地开石（a）和地开石原料（b）的扫描电子显微图。图4 实施例1制得的地开石和地开石原料的晶粒度分布图。图5 实施例1制得的地开石比表面积与插层时间关系图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其具体步骤如下：采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石-醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。所述地开石原料是经挑选、提纯、破碎、研磨，过200目筛后，得到的。地开石-醋酸钾插层复合物制备的具体步骤为：将10 g地开石分原料散于40ml质量浓度为71.8 %的醋酸钾溶液中，搅拌15分钟后静置24 h。地开石-醋酸钾插层复合物剥片的具体步骤为：将制备的10g插层复合物用100ml蒸馏水混合洗涤，重复三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，达到剥片的目的。插层剥片产物经过滤后，置于60℃烘干24 h，得到的地开石晶片薄、晶粒细、表面积大且晶体结构保持良好。图1 是实施例1制得的地开石和地开石原料的X射线衍射图谱，从图中可以看出制备的地开石（004）晶面半高宽变大，表明晶粒变细；通过计算可得地开石原料的晶粒片层厚度约为905.8 Å，而制得的地开石片层厚度约为287.2 Å。图2 是实施例1制得的地开石和地开石原料的在羟基振动区的红外光谱图，从图中可知，制备的地开石外表面羟基由3703cm-1往低峰位偏移至3697 cm-1，有序度和晶粒度降低；图3 是实施例1制得的地开石（a）和地开石原料（b）的扫描电子显微图，从图中可以看出制备的地开石沿C轴方向剥离成薄片状，片层厚度约为50nm；图4 是实施例1制得的地开石和地开石原料的晶粒度分布图。从图可知，地开石原料的粒径在55μm左右，制得的地开石粒径在15μm左右；图5 是实施例1制得的地开石比表面积与插层时间关系图。从图可知，地开石原料的比表面积为在6.23 m2/g左右，插层24 h剥片制得的地开石粒径在比表面积为50.69m2/g左右。实施例2一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其具体步骤如下：采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石-醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。所述地开石原料是经挑选、提纯、破碎、研磨，过200目筛后，得到的。地开石-醋酸钾插层复合物制备的具体步骤为：将10 g地开石原料分散于40ml质量浓度为50 %的醋酸钾溶液中，搅拌15分钟后静置24 h。地开石-醋酸钾插层复合物剥片的具体步骤为：将制备的10g插层复合物用100 ml蒸馏水混合洗涤，重复三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，达到剥片的目的。插层剥片产物经过滤后，置于100℃烘干8 h，到的地开石晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其特征在于：采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石‑醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。

【技术特征摘要】
1. 一种利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其特征在于：采用溶液浸泡法，配置醋酸钾溶液，将地开石原料浸入其中，制备地开石-醋酸钾插层复合物，蒸馏水洗涤三次，醋酸钾分子脱嵌，片层自动剥离，过滤，烘干得到超薄地开石片层。2. 根据权利要求1所述的利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其特征在于：所述地开石原料是经挑选、提纯、破碎、研磨，过100-200目筛后，得到的。3. 根据权利要求1所述的利用醋酸钾插层剥片制备超薄地开石的方法，其特征在于：地开石-醋酸钾插层复合物制备的具体步骤为：将地开石原料分散于质量浓度为5 %-71.8 %的醋酸钾溶液中，搅拌15-30分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟祥华，刘羽，刘文元，许涛，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35