[发明专利]一种层状黏土矿物的纳米化处理方法

说明书

本发明公开了一种层状黏土矿物的纳米化处理方法。处理方法包括如下步骤：S1：微波预处理，称取适量层状黏土矿物放入微波加热炉内进行加热；S2：阶段超细粉磨，称取适量步骤S1所获取的样品，采用湿式球磨法，以无水乙醇作为介质，放入氧化锆球磨罐中，充分搅拌均匀，进行球磨；S3：超声空化剥离，取步骤S2得到的样品和分散剂在离心管中，超声剥离2‑5h得悬浊液；S4：将步骤S3得到的悬浊液离心取其上清液，将上清液真空烘干得纳米化的层状黏土矿物材料。本发明通过微波‑机械力‑超声多重的物理力场针对性地对层状黏土矿物实现剥离、纳米化，显著提升了纳米尺度效应，工艺连续可控，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及矿物资源深加工技术领域，尤其涉及一种层状黏土矿物的纳米化处理方法。

背景技术

天然黏土矿物是一种具有规则单元结构且大多由硅铝酸盐骨架所构成的层状结构的非金属矿物，作为天然的纳米材料，在其硅铝酸盐骨架中存在着纳米尺度的微观结构，如高岭石、蒙脱石、累托石的层间域及海泡石、沸石的孔道结构等，具有优异的纳米尺度效应。目前，纳米黏土矿物在生物、环境、能源等领域均有广泛的应用，如：高岭石以其表面丰富的活性基团调节金属氧化物的氧空位用于提升催化性能；经碳杂化的蒙脱石纳米片因其协同吸附效应可显著提升吸附效果；以埃洛石纳米管作载体负载DOX-Mn₃O₄具有优异的抗肿瘤疗效和极低的副作用；通过蒙脱石纳米片加入的选择性电池隔膜可显著抑制多硫化物扩散，起到保护阳极的作用。因此，利用黏土矿物的纳米尺度效应可为诸多领域提供创新性的解决方案。

但是，目前针对黏土矿物的诸多应用存在纳米尺度利用率低、效果不突出及无法规模化应用等问题，如插层率低、孔道堆积和表面活性差等问题。围绕上述问题，一个关键的出发点是纳米级粒度可以显著提升纳米尺度效应，目前主要的技术措施以结构解离和微纳米化为主。一方面通过化学插层结合超声剥离解聚矿物原始结构提升纳米效应，另一方面通过对黏土矿物酸碱处理制备纳米材料提升应用效果。以上研究工艺复杂、流程繁琐，对不同产地原矿品质选择性高，尤其要获得最终的优异效果对于过程控制尤为苛刻，不利于推广生产。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种层状黏土矿物的纳米化处理方法。

本发明的一种层状黏土矿物的纳米化处理方法，包括如下步骤：

S1：微波预处理，称取适量层状黏土矿物放入微波加热炉内进行加热；

S2：阶段超细粉磨，称取适量步骤S1所获取的样品，采用湿式球磨法，进行球磨；

S3：超声空化剥离，取步骤S2得到的样品和分散剂在离心管中，超声剥离2-5h得悬浊液；

S4：将步骤S3得到的悬浊液离心取其上清液，将上清液真空烘干得纳米化的层状黏土矿物材料。

进一步的，步骤S1中，采用先连续加热后间歇加热的方式，连续加热功率为200-3000W，连续加热时间为30-300s，后续加热功率为250-2000W，加热时间为10-50s，间歇加热过程单次暂停时间为10-50s，间歇加热总时间为100-600s。

进一步的，以无水乙醇作为介质，将样品、氧化锆球、无水乙醇按照一定的质量比例放入氧化锆球磨罐中，充分搅拌均匀，所述的样品、氧化锆球、无水乙醇的质量比例为2-5:80-300:5-50。

进一步的，步骤S2中，球磨为三段球磨：

第一段转速为300-500r/min，球磨时间为2-24h，球磨过程中，需再次向其中添加适量无水乙醇，此阶段中间歇性地将转速提至700-800r/min，每次时长为20-40min；

第二段转速为400-600r/min，球磨时间为2-24h，此阶段中间歇性地将转速提至700-800r/min，每次球磨时长为20-40min；