一種磁性纖蛇紋石納米管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁性纖蛇紋石納米管的制備方法，是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將無定形二氧化硅、鎂的化合物、二價鐵鹽和水加入反應(yīng)釜中混合均勻得到混合液，所述混合液中無定形二氧化硅的質(zhì)量濃度為2-25%，鎂的化合物的質(zhì)量濃度為1-20%，二價鐵鹽的質(zhì)量濃度為0.2-15%；向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值10-13.5，然后移入高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于180-240℃反應(yīng)12-72小時，反應(yīng)結(jié)束后過濾、水洗并干燥后得到磁性纖蛇紋石納米管。本發(fā)明生產(chǎn)的纖蛇紋石納米管具有較強(qiáng)的磁性，其飽和磁化強(qiáng)度為12.78A·m2·kg-1。
【專利說明】一種磁性纖蛇紋石納米管的制備方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有磁性的纖蛇紋石納米管的制備方法，屬于納米材料領(lǐng)域。
二、技術(shù)背景
[0002]自碳納米管發(fā)現(xiàn)以來，納米管及其組裝產(chǎn)品在納米材料的基礎(chǔ)和潛在應(yīng)用研究方面受到國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注，并相繼合成了多種納米管，如TiO2納米管、WO3納米管、SiO2納米管、纖蛇紋石納米管等等。與粉體相比，納米管具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力，在吸附、分離、催化等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
[0003]雖然納米管具有諸多的優(yōu)良性能，但由于其顆粒尺寸較小，在液相體系中存在著分離困難等問題。故近年來，磁性納米管也引起了廣泛的關(guān)注。通過外加一個合適的磁場，可以方便而有效地實(shí)現(xiàn)磁性納米管的分離回收。因此許多研究者開展了具有磁性的納米管合成研究工作，以期得到既具有良好納米管材料性質(zhì)又易于磁場分離的新型磁性納米管材料。
[0004]目前，關(guān)于磁性納米管材料合成的方法主要有兩種。其一是通過化學(xué)沉積等方法將磁性微粒復(fù)合在 納米管表面；其二是將磁性離子摻雜進(jìn)納米管的晶格中。就目前的研究結(jié)果 看，前一種方 法可使制得的材料具有較高的磁化強(qiáng)度，但磁性微粒的穩(wěn) 定 性較差；而后一種方法制得的材料磁性較穩(wěn)定，但磁化強(qiáng)度較低。馬國華等人曾開展了具有磁性的纖蛇紋石納米管的制備研究工作。他們將Ni2+或Cr3+摻雜到纖蛇紋石納米管中，使制得的材料中不僅只存在單一的纖蛇紋石物相，而且擁有了磁性。但其磁性較弱，如摻Ni2+纖蛇紋石納米管的飽和磁化強(qiáng)度為9.3X 10_4A.m2.kg—1，摻Cr3+纖蛇紋石納米管的飽和磁化強(qiáng)度為2.0 X IO-4A.m2.kg_\嚴(yán)重影響了其實(shí)際使用性能。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，旨在提供一種磁性纖蛇紋石納米管的制備方法，將磁性離子摻入纖蛇紋石晶格中，并且具有較高的磁化強(qiáng)度。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明磁性纖蛇紋石納米管的制備方法，按以下步驟操作:
[0008]在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將無定形二氧化硅、鎂的化合物、二價鐵鹽和水加入反應(yīng)釜中混合均勻得到混合液，所述混合液中無定形二氧化硅的質(zhì)量濃度為2-25% (以二氧化硅計(jì))，鎂的化合物的質(zhì)量濃度為1-20% (以氧化鎂計(jì))，二價鐵鹽的質(zhì)量濃度為0.2-15% (以二價鐵計(jì))；向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值10-13.5，然后移入高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于180-240°C下反應(yīng)12-72小時，反應(yīng)釜中通過飽和蒸汽壓形成壓力環(huán)境，壓力 6MPa，反應(yīng)結(jié)束后過濾，并水洗至pH值7.5-8.5，于60-105°C干燥2_10小時后得到磁性纖蛇紋石納米管。
[0009]所述無定形二氧化硅為沉淀水合二氧化硅、氣相白炭黑或硅溶膠。
[0010]所述鎂的化合物為氧化鎂、碳酸鎂或氫氧化鎂。[0011 ] 所述氧化鎂為工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂、活性氧化鎂、硅鋼氧化鎂、醫(yī)藥用氧化鎂、試劑級氧化鎂、高純氧化鎂、超細(xì)氧化鎂、納米氧化鎂等。
[0012]所述碳酸鎂為水合堿式碳酸鎂、醫(yī)藥用碳酸鎂、食品級堿式碳酸鎂、電子級堿式碳酸鎂、透明輕質(zhì)碳酸鎂、針形輕質(zhì)碳酸鎂、塊狀輕質(zhì)碳酸鎂、納米碳酸鎂等。
[0013]所述氫氧化鎂為阻燃級氫氧化鎂、醫(yī)藥用氫氧化鎂、油品添加劑用氫氧化鎂、電子級氫氧化鎂等。
[0014]所述二價鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵、醋酸亞鐵、草酸亞鐵、乳酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。
[0015]以MgO為例，本發(fā)明方法涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0016]Mg0+Si02+Fe2++H20+02 — (Mg, Fe2+, Fe3+) 3Si205 (OH) 4
[0017]Mg0+Si02+Fe2++H20+02 — (Mg, Fe3+) 3Si205 (OH) 4
[0018]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0019]1、本發(fā)明 方法生產(chǎn)的產(chǎn)品中只存在纖蛇紋石一種物相，未發(fā)現(xiàn)鐵氧化物等雜相，表明二價鐵全部摻入到纖蛇紋石晶格中，并于制備及干燥過程中部分或全部轉(zhuǎn)化為三價鐵(圖1)。如此不僅可制得磁性纖蛇紋石納米管，而且有望顯著提高磁性纖蛇紋石納米管的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0020]2、本發(fā)明方法生產(chǎn)的纖蛇紋石為管狀結(jié)構(gòu)，其中管的內(nèi)徑為8_12nm、外徑為25-50nm、管長為100_400nm，故為納米管(圖2、3)。
[0021]3、本發(fā)明方法生產(chǎn)的纖蛇紋石納米管具有較強(qiáng)的磁性，其飽和磁化強(qiáng)度為12.78emu/g (圖4),即為12.78A.m2.kg'顯著地大于前述的摻Ni2+纖蛇紋石納米管和摻Cr3+纖蛇紋石納米管的飽和磁化強(qiáng)度值。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明制備的磁性纖蛇紋石納米管的XRD圖。從圖1中可以看出，本發(fā)明磁性纖蛇紋石納米管在 2 Θ % 11.77° ,19.70° ,24.45° ,34.44° ,36.91° ,60.34° 和72.42°等處具有明顯的衍射峰，這與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(JCPDS.N050-1606)的含鐵纖蛇紋石衍射峰吻合較好，表明合成樣品中只存在含鐵纖蛇紋石單一物相。
[0023]圖2為本發(fā)明制備的磁性纖蛇紋石納米管的SEM圖。從圖2中可以看出，本發(fā)明磁性纖蛇紋石納米管呈棒狀,棒長約100-500nm。
[0024]圖3為本發(fā)明制備的磁性纖蛇紋石納米管的TEM圖。從圖3中可以看出，本發(fā)明磁性纖蛇紋石納米管具有管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑約為8-12nm，外徑約為25_50nm。
[0025]圖4為本發(fā)明制備的磁性纖蛇紋石納米管的VSM圖。從圖4中可以看出，本發(fā)明磁性纖蛇紋石納米管具有較強(qiáng)的磁性，其飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到12.78emu/g。
五、【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1:
[0027]1、將沉淀水合二氧化硅、工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂、硫酸亞鐵和水加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌混合均勻得到混合液；混合液中二氧化硅的質(zhì)量濃度為4.5%，氧化鎂的質(zhì)量濃度為2.3%，二價鐵的質(zhì)量濃度為3.2%。[0028]2、向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至11，然后移至高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于240°C反應(yīng)24小時后過濾，用清水將濾餅洗至pH為7.6，然后在105°C干燥2小時得到磁性纖蛇紋石納米管，測得其飽和磁化強(qiáng)度為5.48emu/g。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]1、將氣相白炭黑、水合堿式碳酸鎂、氯化亞鐵和水加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌混合均勻得到混合液；混合液中二氧化硅的質(zhì)量濃度為8.9%、氧化鎂的質(zhì)量濃度為
2.9%、二價鐵的質(zhì)量濃度為8.1%。
[0031]2、向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至13，然后移至高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于190°C反應(yīng)72小時后過濾，用清水將濾餅洗至pH為7.9，然后在60°C干燥10小時得到磁性纖蛇紋石納米管，測得其飽和磁化強(qiáng)度為12.78emu/g。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]1、將硅溶膠、阻燃級氫氧化鎂、草酸亞鐵和水加入反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌混合均勻得到混合液；混合液中二氧化硅的質(zhì)量濃度為21.4%、氧化鎂 質(zhì)量濃度為19.2%、二價鐵的質(zhì)量濃度為3.0%。
[0034]2、向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至12，然后移至高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于210°C反應(yīng)48小時后過濾，用清水將濾餅洗至pH為8.3，然后在80°C干燥6小時得到磁性纖蛇紋石納米管，測得其飽和磁化強(qiáng)度為8.03emu/g。
【權(quán)利要求】
1.一種磁性纖蛇紋石納米管的制備方法，其特征在于: 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將無定形二氧化硅、鎂的化合物、二價鐵鹽和水加入反應(yīng)釜中混合均勻得到混合液，所述混合液中無定形二氧化硅的質(zhì)量濃度為2-25%，鎂的化合物的質(zhì)量濃度為1-20%，二價鐵鹽的質(zhì)量濃度為0.2-15% ；向所述混合液中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值10-13.5，然后移入高壓反應(yīng)釜中，在密閉條件下于180-240°C反應(yīng)12-72小時，反應(yīng)結(jié)束后過濾，并水洗至PH值7.5-8.5，干燥后得到磁性纖蛇紋石納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 所述無定形二氧化硅為沉淀水合二氧化硅、氣相白炭黑或硅溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 所述鎂的化合物為氧化鎂、碳酸鎂或氫氧化鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 所述二價鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵、醋酸亞鐵、草酸亞鐵、乳酸亞鐵或硫酸亞鐵銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 所述干燥是于60-105°C干.燥2-10小時。
【文檔編號】B82Y40/00GK103466647SQ201310409695
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】于少明, 程磊磊 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)