一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法
【專利摘要】一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法，屬于無機(jī)化工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法以無機(jī)鎂鹽、硼酸鹽及無機(jī)堿的室溫共沉淀的漿料為前驅(qū)物，通過對其抽濾，預(yù)先剝離對水熱設(shè)備具有腐蝕性的氯離子，之后再補(bǔ)入硼酸鹽，以pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)溶液pH值，然后添加晶型誘導(dǎo)劑，在100-220°C下對產(chǎn)物水熱處理，通過控制晶型誘導(dǎo)劑的含量與工藝條件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的定向生長,得到形貌均一、高度結(jié)晶、高長徑比的一維堿式硼酸鎂納米晶須，將水熱產(chǎn)物洗滌、干燥，通過向水熱產(chǎn)物中引入此前預(yù)剝離的含氯離子濾液（引入量為預(yù)剝離溶液量的25-100%），在表面活性劑存在的條件下于650-750oC焙燒,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)重整和物相轉(zhuǎn)化，得到長徑比高、分散均勻、尺寸均一、無明顯孿晶現(xiàn)象的硼酸鎂納米晶須。本發(fā)明工藝簡單、條件溫和、原料價(jià)廉易得、綠色合成、對設(shè)備無腐蝕，易于工業(yè)推廣。利用本發(fā)明制備的硼酸鎂晶須主含量大于98%，且形貌規(guī)則、粒徑均一、無孔、附加值高，可望作為金屬基、塑料基、陶瓷基和高分子基復(fù)合材料的增強(qiáng)增韌材料。
【專利說明】一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法，屬于無機(jī)化工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，輕質(zhì)、高韌、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫的新型復(fù)合材料引起了人們的極大的關(guān)注，而晶須具有良好的物理、機(jī)械性能，所以被選用為制備新型復(fù)合材料的優(yōu)異原料。如今開發(fā)出的晶須有上百種，而應(yīng)用到實(shí)踐的僅有幾種，有的性能達(dá)不到要求，有的性能雖好，但生產(chǎn)成本太高(如金屬、氮化物、碳化物等晶須產(chǎn)品)，因此，尋找具有豐富原材料，并且具有優(yōu)異性能的新型晶須成為人們探索的方向。
[0003]硼酸鎂晶須作為一類新型的增強(qiáng)材料，它具有優(yōu)異的性能，由其制取的鋁基復(fù)合材料在強(qiáng)度上、模量上可與SiC和Si3N4晶須增強(qiáng)鋁相媲美，且膨脹系數(shù)更小、耐磨性更好；同樣應(yīng)用于塑料和高分子材料的增強(qiáng)方面具有很好的效果[靳治良，李武，張治宏等，硼酸鎂晶須的制備工藝，中國專利CN1552958A;王國強(qiáng)，李慧青，張旖等，硼酸鎂晶須的制備方法，中國專利CNl556259A ；劉啟波，謝啟義，李林山等，硼酸鎂晶須的制備方法，中國專利CN1843912A]。而我國具有豐富的鎂硼資源，鹽湖鎂鹽及菱鎂礦儲量豐富，并且目前大多處于初級利用階段，以傳統(tǒng)初級產(chǎn)品如氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂、氧化鎂、氫氧化鎂、硼酸、硼砂為主，技術(shù)含量少，附加值低。所以利用豐富鎂硼資源制備高性能、高附加值的硼酸鎂晶須成為必然。而高附加值的先進(jìn)鎂鹽功能材料如鎂鹽晶須等大多尚處于實(shí)驗(yàn)階段，制約了鎂資源的大規(guī)模的綜合利用[鄭綿平，項(xiàng)仁杰，葛振華，我國鉀、鎂、鋰、硼礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展，國土資源情報(bào)，2004，3:27~32 ;劉然，薛向欣，劉欣等，我國硼資源加工工藝與硼材料應(yīng)用進(jìn)展，硅酸鹽通報(bào)，2006，25 (6):102~107+116]。所以開發(fā)簡單、成本低、環(huán)保、易于規(guī)?；僧a(chǎn)的硼酸鎂`晶須的制備工藝顯得尤為重要。
[0004]目前，一維納米硼酸鎂晶須的合成方法包括:氣相沉積法、溶膠凝膠法、溶劑熱發(fā)、高溫固相法和助溶劑法。氣相沉積法工序復(fù)雜，原料成本及煅燒溫度較高，能耗較大?’溶膠凝膠法難以實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模生產(chǎn)，而且煅燒溫度相對也較高；溶劑熱法不僅工序復(fù)雜，作為原料的硼氫化鈉價(jià)格昂貴，而且制備和洗滌過程均采用乙醇，因此成本非常高；高溫固相合成法所用原料和能耗的成本均較高[王俐聰，張雨山，王玉琪等，利用濃海水合成一維納米硼酸鎂晶須的方法，中國專利CN102081933]。
[0005]據(jù)報(bào)道，堿式硼酸鎂晶須可由水熱法合成得到[梁家和，低維氧化物納米結(jié)構(gòu)化學(xué)濕法合成、表征及性能研究，博士論文，清華大學(xué)，2005 ;W.C.Zhu, L.Xiang,T.B.He，S.L.Zhuj Hydrothermal Synthesis and Characterization of MagnesiumBorate Hydroxide Nanowhiskers, Chem.Lett.2006，35:1158 ~1159]，減式硼酸鎮(zhèn)(MgBO2(OH))在600。C以上即可轉(zhuǎn)化為硼酸鎂[劉玉山，遂安石的合成及其成因，鹽礦測試，1982，1(4)，30~36]，硼酸鎂晶須可由低溫熔鹽熱轉(zhuǎn)化制備方法獲得
Zhu，Qiang Zhang, Lan Xiang, and Shenlin Zhu，Repair the Pores and Preservethe Morphology:Formation of High Crystallinity ID Nanostructures via theThermal Conversion Route, Cryst.Growth Des.2011，11，709-718; Zhu, W.C.;Zhang，Q.; Xiang, L ; Wei, F.; Sun，Z T.; Piao，Z L.; Zhu, S.L.Flux-assistedThermal Conversion Route to Pore-free High Crystallinity Magnesium BorateNanowhiskers at a Relatively Low Temperature.Cryst.Growth & Des.，2008， 8(8):2938-2945.]。本發(fā)明人的前期工作表明MgBO2(OH)晶須可以用水熱法在10(T300 ° C合成[向蘭，朱萬誠，朱慎林，一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂的低溫熔鹽熱轉(zhuǎn)化制備方法，中國專利ZL200810102550.9] ;MgBO2 (OH)晶須在600~800。C空氣氛圍中焙燒I~5小時(shí)，可得到形貌規(guī)則、尺寸較為均一的硼酸鎂晶須[向蘭，朱萬誠，朱慎林，一種硼酸鎂晶須的水熱合成制備方法，中國專利ZL200610113032.8]，但是，由于在水熱過程中氯離子的存在會對反應(yīng)釜造成腐蝕，而低溫?zé)徂D(zhuǎn)化過程所得到的產(chǎn)物長徑比對應(yīng)MgBO2 (OH)又有所下降，制約了其工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，此外在本發(fā)明人的前期工作中，水熱過程溫度偏高，MgBO2 (OH)晶須的長度與長徑比、Mg2B2O5晶須的分散性、及存在較明顯的孿晶現(xiàn)象，這些都有待進(jìn)一步的提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有硼酸鎂晶須制備過程中氯離子對設(shè)備的腐蝕、熱轉(zhuǎn)化過程中晶須長徑比較小、形貌保持困難等問題，并進(jìn)一步降低水熱過程的溫度，促進(jìn)更易于工業(yè)化放大生產(chǎn)的溫和條件水熱合成，本發(fā)明提供一種制備形貌規(guī)則、長徑比高、分散性好、無明顯孿晶現(xiàn)象的硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成新方法。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
本發(fā)明公開了一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法，具體步驟如下:
1)將以無機(jī)鎂鹽、硼酸鹽及無機(jī)堿的室溫共沉淀的漿料抽濾洗滌，以剝離氯離子，得富含氯離子的預(yù)剝離濾液備用；
2)將濾餅轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)器，再補(bǔ)入硼酸鹽，以pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH=10-10.5，控制鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 5-8，加入一定量的晶型誘導(dǎo)劑，及一定量的水，在一定升溫程序下，升溫到110-220 ° C，并在該溫度下攪拌恒溫反應(yīng)8-16小時(shí)；
3)將水熱處理所得漿料冷卻、過濾、洗滌，干燥得到堿式硼酸鎂納米晶須；
4)將步驟I)中預(yù)剝離濾液量的25-100%進(jìn)行濃縮，加入表面活性劑，與步驟3)得到的堿式硼酸鎂納米晶須混合，置于空氣焙燒爐，以升溫速率1.0-10 ° C/min加熱至650-750。C，恒溫焙燒1-5小時(shí);
5)反應(yīng)完畢后自然冷卻至室溫，洗滌、過濾，然后在80-110° C下干燥，即制得無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須。
[0008]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟I)中的硼酸鹽優(yōu)選為硼酸、可溶性硼酸鹽。
[0009]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟I)中的無機(jī)鎂鹽、硼酸鹽及無機(jī)堿的摩爾比優(yōu)選為 7:0.5-5:10-15。
[0010]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟2)中的晶型誘導(dǎo)劑優(yōu)選為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉和硫酸中的任何一種，晶型誘導(dǎo)劑與鎂鹽的摩爾比為0.01-0.1。
[0011]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟2)中的升溫程序優(yōu)選為:以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到110-140 ° C，再經(jīng)過2-3小時(shí)降到80-100 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到110-220 ° C。
[0012]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟4)中的表面活性劑優(yōu)選為壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、NP-9和NP-10中的一種以上，表面活性劑的加入量是水熱產(chǎn)物重量的522-652.5 %。
[0013]上述本發(fā)明的合成方法，所述步驟4)中的pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、醋酸鈉和醋酸鉀中的任何一種。
[0014]上述本發(fā)明的合成方法，制得的無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的長度為0.5-30--m、直徑50-100 nm、長徑比10-50、主含量大于98 %且分子式為Mg2B2O5的無孔、高分散性、均一、高結(jié)晶度的硼酸鎂晶須。
[0015]本發(fā)明的基本思路是:
首先，得到室溫共沉淀的前驅(qū)物，然后對氯離子通過過濾進(jìn)行預(yù)先剝離，解決氯離子對后期水熱設(shè)備造成腐蝕的問題，濾液保留，濾餅在晶型誘導(dǎo)劑存在的條件下利用水熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)堿式硼酸鎂(MgBO2(OH))晶須的強(qiáng)化定向生長，所得堿式硼酸鎂納米晶須再與部分濾液混合，加入表面活性劑，置于空氣焙燒爐進(jìn)行焙燒。這樣，既解決氯離子對后期水熱設(shè)備造成腐蝕的問題，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了高長徑比、均勻分散、尺寸均一、無明顯孿晶現(xiàn)象的硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成。
[0016]其次，本發(fā)明采用硫酸鹽作為晶型誘導(dǎo)劑，強(qiáng)化了納米晶須在較低溫度下的水熱一維生長，在易于工業(yè)化放大的溫和水熱條件下制得了高長徑比堿式硼酸鎂納米晶須。
[0017]第三，本發(fā)明 的堿式硼酸鎂納米晶須在焙燒之前，需要加入一定量的表面活性劑，可以極大改善堿式硼酸鎂納米晶須在脫水生成硼酸鎂納米晶須過程中的分散性問題，很大程度上減少孿晶生長等缺陷的發(fā)生。
[0018]第四，本發(fā)明在制備濾餅時(shí)先加入一定量的硼酸鹽，在水熱反應(yīng)時(shí)，又補(bǔ)充一定量的硼酸鹽，這樣可以使制備的硼酸鎂納米晶須形貌更規(guī)則、不易產(chǎn)生孿晶現(xiàn)象，同時(shí)也可以最大程度上實(shí)現(xiàn)硼酸鹽的充分、高效利用。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:該合成方法綠色環(huán)保、對水熱設(shè)備無腐蝕、工藝簡單、能耗降低、成本低廉、易于工業(yè)推廣，由此制得的產(chǎn)品形貌規(guī)則、粒徑均一、長徑比大、分散良好、無明顯孿晶現(xiàn)象、附加值高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例3中水熱產(chǎn)物堿式硼酸鎂納米晶須和焙燒產(chǎn)物硼酸鎂納米晶須的組成及結(jié)晶度(X射線粉末衍射譜圖)。
[0021]圖2為實(shí)施例3中水熱產(chǎn)物堿式硼酸鎂納米晶須的微觀形貌(透射電鏡照片)。
[0022]圖3為實(shí)施例3中焙燒產(chǎn)物硼酸鎂納米晶須的微觀形貌(掃描電鏡照片)。
[0023]圖4為實(shí)施例3中焙燒產(chǎn)物硼酸鎂納米晶須的微觀形貌(透射電鏡照片)。
[0024]圖5為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0026]本發(fā)明提供了一種易于規(guī)模化制備無孔、高結(jié)晶度的硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成新方法，解決了以往合成硼酸鎂方法中氯離子對水熱設(shè)備的腐蝕的問題，進(jìn)一步降低了能耗，在水熱過程中使用了硫酸鹽作為晶型誘導(dǎo)劑促進(jìn)產(chǎn)品定向生長，熱轉(zhuǎn)化過程中添加表面活性劑改善產(chǎn)品的分散性，使得最終產(chǎn)品形貌得到控制，產(chǎn)品分散性得到提高，孿晶現(xiàn)象得到顯著抑制。
[0027]下述制備方法中，室溫共沉淀的漿料與中國專利ZL200610113032.8[向蘭，朱萬誠，朱慎林，一種硼酸鎂晶須的水熱合成制備方法]制備方法，基本相同。
[0028]實(shí)施例1
先得到室溫共沉淀白色乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: H3BO3:NaOH摩爾比為7:2:13)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，加入硫酸鈉0.02 g (硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.01),以pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH=10-10.5，補(bǔ)入0.828 g H3BO3 (鎂鹽、補(bǔ)加硼酸的摩爾比為7: 6.5)，加入適量去離子水，加入到水熱反應(yīng)器中，進(jìn)行水熱反應(yīng)。具體的反應(yīng)條件為:以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到120 ° C，再經(jīng)過2_3小時(shí)降到90 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到180 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0029]將水熱產(chǎn)物加入50 %濃縮后濾液，和10 ml表面活性劑NP_9，置于空氣焙燒爐，在700 0C處理2小時(shí)，得到直徑25 nm、長度I mm、長徑比為40的硼酸鎂晶須。
[0030]實(shí)施例2
先得到室溫共沉淀白色乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: Na2B4O7 -1OH2O = NaOH摩爾比為7:0.75:14)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，加入硫酸鈉0.03 g (硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.015)，以pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH=10-10.2，補(bǔ)入1.3341 g Na2B4O7.IOH2O(鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 7)，加入適量去離子水，加入到水熱反應(yīng)器中，進(jìn)行水熱反應(yīng)。具體的反應(yīng)條件為:以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到130 ° C，再經(jīng)過2_3小時(shí)降到85 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到220 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0031]將水熱產(chǎn)物加入70 %濃縮后濾液，3 ml表面活性劑NP-5和6 ml NP-10,置于空氣焙燒爐，在750 °C處理2小時(shí)，得到平均直徑20 nm、長度I mm、長徑比為50的硼酸鎂晶須。
[0032]實(shí)施例3
先得到室溫共沉淀白色乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: H3BO3:NaOH摩爾比為7:3:13)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，以PH調(diào)節(jié)劑氨水調(diào)節(jié)pH=10.1，補(bǔ)Λ 0.828 g H3BO3 (鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 6.5)，加入硫酸鈉0.03 g(硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.015)，加入適量去離子水，密閉后升溫至200 ° C，在攪拌(120轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)4小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物；具體的反應(yīng)條件為:以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到110 ° C，再經(jīng)過2-3小時(shí)降到85 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到200 ° C，在攪拌(120轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0033]將水熱產(chǎn)物加入70 %濃縮后濾液，3 ml表面活性劑NP-5和6 ml NP-10,置于空氣焙燒爐，在750 °C處 理2小時(shí)，得到平均直徑20 nm、長度I mm、長徑比為50的硼酸鎂晶須。[0034]實(shí)施例4
先得到室溫共沉淀白色乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: Na2B4O7 -1OH2O = NaOH摩爾比為7:1.25:10)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，以PH調(diào)節(jié)劑醋酸鈉調(diào)節(jié)pH=10.1,補(bǔ)入1.1430 g Na2B4O7.IOH2O (鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 8)，加入硫酸鈉
0.03976 g (硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.02)，加入適量去離子水，密閉后升溫至220 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0035]將水熱產(chǎn)物加入100 %濃縮后濾液，3ml表面活性劑NP-5、3 ml NP-9和3 mlNP-10，置于空氣焙燒爐，在750 °C處理2小時(shí)，得到平均直徑50 nm、長度5 mm、長徑比為100的硼酸鎂晶須。
[0036]實(shí)施例5
先得到室溫共沉淀白色乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: H3BO3:NaOH摩爾比為7:4:14)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，以PH調(diào)節(jié)劑醋酸鉀調(diào)節(jié)pH=10.1，補(bǔ)入0.7416 g H3BO3 (鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 6)，加入硫酸鈉0.05964 g (硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.03)，加入適量去離子水，密閉后升溫至200 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0037]將水熱產(chǎn)物加入100%濃縮后濾液和10 ml表面活性劑NP-10，置于空氣焙燒爐，在750 0C處理2小時(shí)，得到平均直徑30 nm、長度1.5 mm、長徑比為50的硼酸鎂晶須。
[0038]實(shí)施例6
先得到室溫共沉淀白色`乳狀液前驅(qū)體(Mg2+: Na2B4O7.IOH2O = NaOH摩爾比為7:1:15)，將乳狀液前驅(qū)體抽濾，濾液濃縮后保留，濾餅轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜，以PH調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=10.2，補(bǔ)入0.1524 g Na2B4O7.IOH2O (鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 8)，加入硫酸鈉0.1988 g(硫酸鹽與鎂鹽的摩爾比為0.1)，加入適量去尚子水，密閉后升溫至220 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物；具體的反應(yīng)條件為:以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到110 ° C，再經(jīng)過2_3小時(shí)降到85 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到220 ° C，在攪拌(100轉(zhuǎn)/分)條件下恒溫反應(yīng)6小時(shí)，冷卻、洗滌、過濾，得到水熱產(chǎn)物。
[0039]將水熱產(chǎn)物加入100%濃縮后濾液，5 ml表面活性劑NP-5和5 ml NP_9，置于空氣焙燒爐，在750°C處理2小時(shí)，得到平均直徑60 nm、長度I.8 mm、長徑比為30的硼酸鎂晶須。
【權(quán)利要求】
1.一種無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的綠色水熱合成方法，其特征在于具體步驟如下: 1)將以無機(jī)鎂鹽、硼酸鹽及無機(jī)堿的室溫共沉淀的漿料抽濾洗滌，以剝離氯離子，得富含氯離子的預(yù)剝離濾液備用； 2)將濾餅轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)器，再補(bǔ)入硼酸鹽，以pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH=10-10.5，控制鎂鹽、補(bǔ)加硼酸鹽的摩爾比為7: 5-8，加入一定量的晶型誘導(dǎo)劑，及一定量的水，在一定升溫程序下，升溫到110-220 ° C，并在該溫度下攪拌恒溫反應(yīng)8-16小時(shí)； 3)將水熱處理所得漿料冷卻、過濾、洗滌，干燥得到堿式硼酸鎂納米晶須； 4)將步驟I)中預(yù)剝離濾液量的25-100%進(jìn)行濃縮，加入表面活性劑，與步驟3)得到的堿式硼酸鎂納米晶須混合，置于空氣焙燒爐，以升溫速率1.0-10 ° C/min加熱至650-750。C，恒溫焙燒1-5小時(shí)； 5)反應(yīng)完畢后自然冷卻至室溫，洗滌、過濾，然后在80-110° C下干燥，即制得無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟I)中的硼酸鹽包括硼酸、可溶性硼酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟I)中的無機(jī)鎂鹽、硼酸鹽及無機(jī)堿的摩爾比為7:0.5-5:10-15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟2)中的晶型誘導(dǎo)劑為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉和硫酸中的任何一種，晶型誘導(dǎo)劑與鎂鹽的摩爾比為0.01-0.1。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟2)中的升溫程序?yàn)?以4-6 ° C/min的升溫速率，從室溫升到110-140 ° C，再經(jīng)過2_3小時(shí)降到80-100 ° C，再以5 ° C/min的升溫速率升到110-220 ° C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟4)中的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、NP-9和NP-10中的一種以上，表面活性劑的加入量是水熱產(chǎn)物重量的522-652.5 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:所述步驟4)中的pH調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、醋酸鈉和醋酸鉀中的任何一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于:制得的無孔高結(jié)晶硼酸鎂納米晶須的長度為0.5-30 --m、直徑50-100 nm、長徑比10-50、主含量大于98 %且分子式為Mg2B2O5的無孔、高分散性、均一、高結(jié)晶度的硼酸鎂晶須。
【文檔編號】C30B29/62GK103774208SQ201410034281
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】朱萬誠, 王汝國, 朱山林, 張琳琳, 張強(qiáng) 申請人:曲阜師范大學(xué)