[发明专利]一种以矿物为原料制备介孔硅的方法

说明书

本发明属于矿物利用技术领域，提供了一种以新型矿物为原料制备介孔硅的方法，新型矿物包括晶态组分和非晶态组分，晶态组分占矿物质量分数的78.61％，非晶态组分占矿物质量分数的21.39％；晶态组分包括石英、黄铁矿、高岭石和云母，石英占晶态组分质量分数的91％；非晶态物质包括水、单质碳和有机物，单质碳占非晶态组分质量分数的95.1％；通过焙烧去除有机物、通过次氯酸钠去除碳、通过酸洗去除其他无机物，被次氯酸钠和酸洗去除后的组分原位形成孔道，二氧化硅保持其原有状态，整体就形成了介孔硅结构，所得的介孔硅孔道大小合适，耐腐蚀性能好，比表面积高，生物相容性好。

技术领域

本发明总体地涉及无机非金属材料领域，提供了一种以新型矿物为原料制备介孔硅的方法。

背景技术

介孔材料是一种孔径范围在2nm到50nm之间的材料。

介孔二氧化硅载体材料具有良好的物理化学稳定性、生物相容性、阻燃性能、低毒性、耐腐蚀性、尺寸可控、表面形貌可调和高比表面积等优点，已被广泛应用于生物、医药、建筑、香料、纤维和储能等各个领域。

介孔二氧化硅材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热合成法、室温合成法等。溶胶-凝胶法是以不同类型的模板剂所形成的超分子自聚体为模板，在无机物和有机物之间的界面定向引导作用下自组装成介孔材料；溶剂热法是在高温高压下在水或者其他溶剂、蒸汽等液体中进行合成反应，其中的表面活性剂起到模板剂的作用，表面活性剂的选择是介孔材料合成的关键。制备方法比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明基于一种新型矿物的组成，提供一种以新型矿物为原料制备介孔硅的方法，该方法选用的新型矿物中含有碳和二氧化硅等组分，通过焙烧去除有机物、通过次氯酸钠去除碳、通过酸洗去除其他无机物，被次氯酸钠和酸洗去除后的组分原位形成孔道，二氧化硅保持其原有状态，整体就形成了介孔硅结构，所得的介孔硅孔道大小合适，耐腐蚀性能好，比表面积高，生物相容性好，本发明方法所得产品可以应用于生物、医药、建筑、香料、纤维和储能等各个领域。

本发明中使用的新型矿物原料是在江西省某地发现的一种新型天然矿物，该新型矿物外观为黑色，主要的矿物成分是二氧化硅和碳，微量有机质，其中的二氧化硅和碳相互结合，互为介孔结构，具有极大的利用价值。本发明通过去除其中的有机质、碳和其他无机组分，便可得到介孔硅。

本发明的技术方案是：一种以新型矿物为原料制备介孔硅的方法，所述新型矿物包括晶态组分和非晶态组分，所述晶态组分占矿物质量分数的 78.61％，非晶态组分占矿物质量分数的21.39％；所述晶态组分包括石英、黄铁矿、高岭石和云母，石英占所述晶态组分质量分数的91％；所述非晶态物质包括水、单质碳和有机物，单质碳占所述非晶态组分质量分数的95.1％；所述方法包括用次氯酸钠去除所述新型矿物中碳的步骤。

本发明提供了上述以新型矿物为原料制备介孔硅的方法，包括以下步骤：

S1、取所述新型矿物，烘干焙烧，然后打散，得到矿物粉体；

S2、将矿物粉体加入水中，搅拌成浆料，向其中加入氧化剂，反应20～200h，之后过滤洗涤，获得滤饼；

S3、滤饼加水分散成浆，进行酸洗，之后过滤，洗涤，取酸洗滤饼；

S4、将酸洗滤饼加水调成浆料，调整浆料浓度后加分散剂，在湿法搅拌磨中研磨至d₅₀＜0.5μm，再将浆料与研磨介质分离，得到分散浆料；

S5、将分散浆料加水调节料浆浓度，在烧杯中静置20min，取上层浆液，过滤，干燥打散，即得到介孔硅产品。

进一步的，上述步骤S1中烘干焙烧温度为250℃-450℃，焙烧时间为3-5h。

焙烧的目的是去除其中的有机物。