专利名称：一种云母及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种云母及其制备方法，尤其涉及一种多级结构云母及其制备方法，属于非金属材料制备领域。
背景技术：
云母是一种造岩矿物，通常呈假六方或菱形的板状、片状、柱状晶形。云母的特性是绝缘、耐高温、有光泽、物理化学性能稳定，具有良好的隔热性、弹性和韧性。加工形成的云母粉还具有较好的滑动性和较强的附着力。在工业上用得最多的是白云母，其次为金云母。其广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、浙青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。超细云母粉还可以作为塑料、涂料、油漆、橡胶等的功能填料，可以提高其机械强度，增加韧性、附着力、抗 老化、抗腐蚀能力等。由于云母具有绝缘、耐热、抗酸、抗碱的特点，广泛用作电气设备和电工器材的绝缘材料。CN 102659129A (
公开日为2012年09月12日)公开了一种超薄合成云母晶体粉的制备方法，将Si02、A1203、MgO, CaO, F按一定比例在电容熔炉中熔融制备得到氟云母，再经水力粉碎得到超薄云母超薄晶片，从其SEM图中可以看到云母晶片厚度约为40(T500nm。CN 1034521A (
公开日为1989年08月09日)公开了一种氟云母的制备方法，将含有碱化硅氟化物、碱化氟化物和滑石粉末的混合物加热到70(T900°C得到氟云母。CN 1903721A (
公开日为2007年01月31日)以石英砂、氧化镁、氧化铝、氟硅酸钾和碳酸钾为原料，经电加热熔融制备得到氟云母。CN 101037208A (
公开日为2007年09月19日)以高岭土为原料，将高岭土与氟硅酸钠、镁化合物的混合物加热到85(T900°C制备得到了膨润性的氟云母。上述方法中，都需要将含有氟化物的原料混合加热熔融，原料价格昂贵，加热熔融能耗闻。具有特殊形貌、尺寸和层次的微/纳米材料在基础科学研究和实际应用中具有重要的意义，已受到了人们广泛的关注。多级结构的材料是由低维数的纳米颗粒、纳米棒或管、纳米线及纳米片等纳米材料作为初级结构单元，按一定的秩序组装形成的聚集结构。多级结构的材料除了低维纳米材料的特性外，又由于同时具有不同的形貌、不同的粒径或特殊的结构，赋予材料结构单元自组装产生的耦合效应和系统效应等，使得某种或几种效应更加突出，具有一定的特殊性质，有广阔的应用前景，是当今设计和开发新材料的一种流行思路。胡寒梅等以CuCl2 · 2H20、SnCl2和硫脲为原料，在乙二醇溶剂热条件下，制得具有多级结构的月季花状Cu3SnS4微球。所制得的微球由一定厚度的片状花瓣从同一成核中心向四周辐射生长组装而成，而花瓣则是由具有单晶结构的纳米薄片通过范德华力堆叠起来的(溶剂热合成多级结构的Cu3SnS4月季花状微球，胡寒梅，无机化学学报，2010年7月，第26卷第7期1189-1194)。设计和制备具有特殊形貌、尺寸的多级结构微/纳米材料，并研究材料的结构与性质关系是多级结构材料研究的方向之一。虽然云母在工业上应用广泛，但具有多级结构的云母及其合成还尚未见报道。目前云母矿物的制备多集中在氟云母的制备上，对于多级结构云母，少有报道。因此，本领域有开发一种具有多级结构的云母的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有多级结构的云母。所述多级结构云母由纳米云母片在三维方向排列而成。作为优选技术方案，所述云母的三维结构主要由纳米云母片通过面-面连接、面-端连接或端-端连接方式中的任意I种或至少2种构成。进一步优选地，所述多级结构云母的一级结构为纳米云母片，二级结构为由纳米云母片从同一中心向外辐射构成的月季花状结构，三级结构为由月季花状结构堆叠的宏观 颗粒。优选地，所述纳米云母片的厚度为5_50nm,例如6nm、12nm、18nm、24nm、29nm、33nm、37nm、41nm、46nm、49nm 等，优选 20_50nm。优选地，本发明所述多级结构云母的比表面积为15_300m2/g,例如15. 2m2/g、15. 9m2/g、18m2/g、32m2/g、47m2/g、65m2/g、88m2/g、115m2/g、138m2/g、157m2/g、175m2/g、194m2/g、234m2/g、278m2/g、199m2/g 等，优选 100_200m2/g。优选地，本发明所述多级结构云母的孔容为O. 2-20m3/g,例如O. 3m3/g、0. 8m3/g、l. 4m3/g>3. 5m3/g、5. 6m3/g、7. 8m3/g、9. 5m3/g> 12. 3m3/g> 14. 5m3/g> 16. 8m3/g> 18. 4m3/g、19. 6m3/g 等，优选 0· 5-1. 5m3/g。优选地，本发明所述多级结构云母具有酸性，以H+计，其酸度为O. 0Γ0. Smmol/g,例如 O.02mmol/g、0. 05mmol/g、0. 09mmol/g、0. 12mmol/g、0. 16mmol/g、0. 23mmol/g、0. 29mmol/g、0. 42mmol/g、0. 56mmol/g、0. 73mmol/g、0. 76mmoI /g、0. 78mmoI /g 等。本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的多级结构的云母的制备方法，所述方法为将高岭土粉体活化后，与碱金属化合物和水混合，加热进行水热处理，固体产物即为多级结构云母。优选地，所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，所述组合例如氢氧化钾/氯化钾、硫酸钾/碳酸钾、碳酸钾/氢氧化钾/氯化钾等，进一步优选氢氧化钾。图1为本发明提供的制备多级结构云母的工艺流程图。作为优选技术方案，本发明所述的多级结构云母的制备方法包括如下步骤( I)将高岭土粉体进行活化，得活化高岭土粉体；(2)将步骤(I)得到的活化高岭土粉体与碱金属化合物、水进行混合，得浆料；(3)将步骤(2)所得浆料加热，进行水热处理；(4)将步骤(3)水热处理后的产物固液分离，得到的固体产物即为多级结构云母。“高岭土” 一词来源于中国江西景德镇高岭村产的一种可以制瓷的白色粘土而得名。闻岭土矿是闻岭石亚族粘土矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩。闻岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，理想的化学式为Al2O3 · 2Si02 · 2H20。高岭土的矿物成分由粘土矿物和非粘土矿物组成，粘土矿物主要包括高岭石、迪开石、珍珠陶土、变高岭石(1. Onm和O. 7nm埃洛石)、水云母和蒙脱石；非粘土矿物主要是石英、长石、云母等碎屑矿物，少量的重矿物及一些自生和次生的矿物，如磁铁矿、金红石、褐铁矿、明矾石、三水铝石、一水硬铝石和一水软铝石等。优选地，本发明步骤(I)所述高岭土选自主要物相包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土、迪开石的任意I种或至少2种的组合的矿物，所述组合例如高岭石/埃洛石、珍珠陶土 /迪开石、埃洛石/珠陶土、高岭石/埃洛石/珍珠陶土、高岭石/埃洛石/珍珠陶土 /迪开石 坐寸ο高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物，是一种含水的铝硅酸盐。埃洛石、珍珠陶土、迪开石是高岭石的不同形式，其中埃洛石又称多水高岭石、叙永石；珍珠陶土是高岭石族中晶体结构最稳定的一种，由6个高岭石构造层形成一个单位层；迪开石是黏土矿物，是高岭石的一种变体。本发明所述高岭土的典型但非限制性的实例有高岭土矿物、埃洛石矿物、珍珠陶土矿物、迪开石矿物中的任意I种，优选高岭土矿物，进一步优选煤系高岭土矿物。煤系高岭土又叫煤矸石，是一种与煤共伴生的硬质高岭土原料。高岭土主要成分为高岭石，在活化过程中，高岭石物理化学性质发生很大变化。优选地，步骤(I)所述活化方式包括焙烧处理、机械化学处理、加碱金属化合物熔融处理中的任意I种。优选地，所述焙烧处理为将高岭土粉体进行焙烧，所述焙烧的温度为500 0C -1000 0C，例如 510 O、534 O、570 O、630 O、750 O、885 O、934 O、965 O、980 O 等，焙烧时间彡 O. lh，例如 O. 2h、l. 4h、3. 8h、6h、18h、26h、48h、120h、300h、IOOOh 等，优选 2_4h。高岭石经煅烧后，铝氧八面体层发生脱羟基作用，铝原子的配位数发生改变，四配位和五配位铝原子的比例逐渐增加。经煅烧后的高岭土在碱性环境中的溶解活性和反应活性均增强，有利于在水热环境下与碱金属离子作用，快速向云母转变。优选地，所述机械化学处理为干法球磨、湿法球磨、高能球磨和气流磨中的任意I种。机械化学处理是通过高能量机械力的不同作用方式，如剪切、摩擦、压缩和冲击等，使受力物体(固体、液体和气体)的物理化学性质发生变化,从而改变其反应活性(机械化学在资源和材料化工及环保中的应用，李希明，陈家镛，化工冶金，2010年10月，第21卷第 4 期443-448)。对高岭土进行机械化学处理，能改变高岭土颗粒的表面性质,增加高岭土颗粒表面缺陷、断键、自由离子和电子，增加表面能，从而使高岭土颗粒的反应活性大为增强，促进其向云母的转变。优选地，所述加碱熔融处理为将高岭土粉体与碱金属化合物混合，然后进行熔融活化；所述高岭土粉体与碱金属化合物的混合比例按物质的量计，优选为1: (O. 01-0. 6)，例如 1:0.02,1:0.05,1:0.08,1:0.11,1:0.14,1:0. 17,1:0. 24,1:0. 30,1:0. 37,1:0. 42、1: O. 47、1: O. 53、1: O. 58 等;所述熔融活化的温度为 200-1000。。，例如 510°C、534°C、570°C、630 O、750 O、885 O、934 O、965 O、980 °C 等。
优选地，所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选氢氧化钾。对高岭土加碱熔融处理，有利于碱金属离子与高岭石的反应，能使高岭石中硅和铝原子的配位状态发生改变，提高其反应活性，同时促进高岭石与碱金属离子的接触，有利于下一步水热反应的进行。优选地，步骤(2)所述混合为按照高岭土、碱金属化合物、水的物质的量之比为1:(O. 01-0. 6) : (10-300)进行混合，其中，高岭土的量以硅元素的物质的量计。本发明所述的以硅元素的物质的量来计算高岭土的混合比例，所述高岭土按化学式为Al2O3 · 2Si02 · 2H20来计算，即高岭土的分子量按258. 16计，硅的分子量为21. 76。
例如当高岭土的质量为25. 816g (Si的物质的量为O. 2mol)，氢氧化钾的质量为O. 561g(O. Olmol)，水的质量为36g (2mol)时，高岭土、碱金属化合物、水的物质的量之比为1:0.05:10 ;当高岭土的质量为12.908g (Si的物质的量为O.1mol)，氢氧化钾的质量为
2.805g (0.05mol)，水的质量为180g (IOmol)时，高岭土、碱金属化合物、水的物质的量之比为 1:0. 5:100。步骤(2)所述高岭土、碱金属化合物、水的物质的量之比可以为1:0.02:13、1:0.06:285、1:O.09:25、1:O.1:35、1:O.15:70、1:O. 19:250、1:O. 23:158、1:O. 26:174、1:0. 31:265、1:O. 35:248、1:O. 38:223、1:O. 42:95、1:O. 48:274、1:O. 53:56、1:O. 58:42 等。碱金属(alkali metal)指的是元素周期表IA族元素中所有的金属元素，目前共计锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种，前五种存在于自然界，钫只能由核反应产生。本发明所述的碱金属化合物的实例有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化锂等，具体选择何种碱金属化合物，本发明不做具体限定。优选地，本发明所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选氢氧化钾。优选地，步骤(3)所述水热处理的温度为50-500°C，例如52°C、57°C、63°C、74°C、88 °C、102 °C、125 °C、178 °C、200 V、235 V、256 V、287 V、294 V、298 °C 等，水热处理时间彡 O. lh，例如 O. 2h、l. 4h、3. 8h、6h、18h、26h、48h、120h、300h、IOOOh 等，优选水热处理时间为3-72h。本发明步骤(3)所述的水热处理的温度为50°C以上，这是因为升高温度能显著提闻水热晶化的反应速率。优选地，步骤(4)所述的固液分离的方法选自常压过滤、抽滤、离心分离、重力沉降分离中的任意I种或至少2种的组合，优选抽滤。任何一种本领域技术人员能够获知的可以固液分离获得固体产物的方式均可用于本发明。优选地，步骤(4)的固液分离之后进行步骤(5):将固液分离得到的固体产物经水洗，烘干，然后得到多级结构云母；优选地，所述烘干温度为105-130°C，例如 106°C、108°C、115°C、121°C、129°C等，烘干时间为3-6h，例如3. 2h、3. 9h、4. 6h、5. 3h、5. 8h等；优选烘干温度为115_125°C，烘干时间为4-6h ;最优选烘干温度为120°C，烘干时间为5h。本发明的目的之三是提供一种如本发明目的之一所述的云母的用途，所述云母可用于复合材料、吸附材料、催化领域、隔热材料、隔声材料。
本发明提供的多级结构的云母用作吸附材料，由于同晶取代而产生的负电荷位点可用于吸附矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生多种重金属离子，如铬、镉、铜、萊、镍、锌等。本发明提供的多级结构的云母由于具有一定的酸性(酸度为O. 0Γ0. 8mmol/g),同时多种活性组分可以在其枝杈状结构上沉积形成活性位点，可用与催化领域，例如可以作为FCC催化裂化催化剂载体、均相络合物催化剂载体等。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(I)本发明提供了一种具有多级结构的云母；(2)本发明提供的多级结构云母具有纳米云母片-月季花状-宏观颗粒状的多级结构，比表面积高可高达130m2/g以上，普通的云母的比表面积仅有30-50m2/g，因此将本发明用于复合材料、吸附材料、隔声材料等领域，效果非常好； (3)本发明提供的多级结构云母具有酸性,酸度为O. 0l"O. 8mmol/g,普通的云母并没有表现出相关性质，因此本发明提供的云母可用于相应的催化剂领域；(4)本发明提供的多级结构云母的制备工艺简单，易操作，对反应设备要求不高且易于实现，对环境无污染。
图1为本发明制备多级结构云母的工艺流程图；图2为本发明一种实施方式制备得到的多级结构云母的XRD谱图；图3为本发明一种实施方式制备得到的多级结构云母的扫描电子显微镜(SEM)图，放大倍率为10，000 ；图4为本发明一种实施方式制备得到的多级结构云母的扫描电子显微镜(SEM)图，放大倍率为50，000 ；图5为本发明一种实施方式制得的多级结构云母的等温吸附曲线；图6为本发明一种实施方式制得的多级结构云母的孔径分布曲线。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20μ m的煤系高岭土置于马弗炉中，在650°C下煅烧4h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氢氧化钾3. 36g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g的氧化错磨球,球磨4h制得衆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在280°C下进行水热反应晶化3h ；(4)待水热反应完成后,将水热反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C下烘干5h，即得到多级结构云母。如图2 (图2为本实施例制得的多级结构云母的XRD谱图)所示，所得产物为云母；所得产物的形貌如图3 (图3为本实施例制得的多级结构云母的扫描电子显微镜图，放大倍率为10，000)、图4 (图4为本实施例制得的多级结构云母的扫描电子显微镜图，放大倍率为50，000)可见，它是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约 20nm ；在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为146m2/g，孔容约为O. 94cm3/g。图5为本实施例制得的多级结构云母的等温吸附曲线图；图6为本实施例制得的多级结构云母的孔径分布曲线；所述云母酸度为O. 5mmol/g0实施例2 一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20μ m的煤系高岭土，放置马弗炉中在800°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体10g、氢氧化钾1. 68g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐中，同时加入210g氧化错磨球,球磨4h制得衆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在300°C下进行水热反应晶化3h ；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约20nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为153m2/g，孔容约为O. 99cm3/g ;所述云母酸度为O. 3mmol/g0实施例3一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氢氧化钾3. 36g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化错磨球,球磨4h制得衆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在250°C下进行水热反应晶化24h ；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约20nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为141m2/g，孔容约为
O.92cm3/g ;所述云母酸度为O. 75mmol/g0实施例4一种云母的制备方法，包括如下步骤
(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化高岭土粉体，(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体40g、氢氧化钾6. 73g、100mL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化锆磨球，球磨IOh制得浆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在250°C下进行水热反应晶化24h ；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度 约30nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为139m2/g，孔容约为
0.87cm3/g ;所述云母酸度为O. 8mmol/g0实施例5一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氢氧化钾3. 36g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化锆磨球，球磨2h制得浆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOml的不锈钢自压反应釜，在200°C、72h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约20nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为171m2/g，孔容约为
1.03cm3/g ;所述云母酸度为O. 03mmol/go实施例6一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在1000°C下煅烧O.1h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氢氧化钾3. 36g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐中，同时加入210g氧化错磨球,球磨4h制得衆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在280°C、3h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C下烘干5h，即得到多级结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约25nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为140m2/g，孔容约为O. 90cm3/g ;所述云母酸度为O. 05mmol/go实施例7一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20μπι的煤系高岭土，放置马弗炉中在500°C下煅烧IOOOh制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体10g、氢氧化钾1. 68g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐中，同时加入210g氧化错磨球,球磨4h制得衆料；
(3)称取上述制得的浆料60g，加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在300°C、3h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约25nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为148m2/g，孔容约为O. 95cm3/g ;所述云母酸度为O. 01mmol/go实施例8一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，干法球磨制得活化高岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体43g、氢氧化钾O. 187g、60mL水，将其加入到500mL的球磨罐中，同时加入210g氧化锆磨球，球磨4h制得浆料，其中活化高岭土粉体(以Si的摩尔比计)、氢氧化剂和水的摩尔比为1:0. 01:10 ;(3)称取上述制得的浆料60g，加入到IOOmL的不锈钢自压反应釜，在500°C、0.1h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在105°C的烘箱中烘干6h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约26nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为300m2/g，孔容约为20cm3/g ;所述云母酸度为O. 01mmol/go实施例9一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，加碱熔融处理制得活化高岭土粉体；将高岭土粉体与氢氧化钾按物质的量1:0. 01混合，然后在1000°c下进行熔融活化；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体4. 3g、氢氧化钾0. 112g、180mL水，将其加入到500mL的球磨罐中，同时加入210g氧化锆磨球，球磨4h制得浆料，其中活化高岭土粉体(以Si的摩尔比计)、氢氧化剂和水的摩尔比为1:0. 6:300 ;(3)称取上述制得的浆料60g，加入到IOOOmL的不锈钢自压反应釜，在1000°C、240h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；
(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在130°C的烘箱中烘干3h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约45nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为152/g，孔容约为
0.2cm3/g ;所述云母酸度为O. 07mmol/go实施例10一种云母的制备方法，与实施例9相比，仅步骤(I)的加碱熔融处理条件不同，其余均相同，步骤(I)为将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，加碱熔融处理制得活化高岭土粉体；将高岭土粉体与氢氧化钾按物质的量1:0. 6混合，然后在200°C下进行熔融活化；所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚 度约23nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为802/g，孔容约为
1.2cm3/g0实施例11一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氯化钾5. 10g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化锆磨球，球磨2h制得浆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOml的不锈钢自压反应釜，在.300°C、72h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约25nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为169m2/g，孔容约为O. 93cm3/g。实施例12一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、碳酸钾14. 90g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化锆磨球，球磨2h制得浆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOml的不锈钢自压反应釜，在.300°C、80h下进行水热反应晶化；(4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约27nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为163m2/g，孔容约为O. 90cm3/g。实施例13一种云母的制备方法，包括如下步骤(I)将粒度小于20 μ m的煤系高岭土，置于马弗炉中在650°C下煅烧2h制得活化闻岭土粉体；(2)称取步骤(I)制得的活化高岭土粉体20g、氢氧化锂2. 52g、IOOmL水，将其加入到500mL的球磨罐，同时加入210g氧化锆磨球，球磨2h制得浆料；(3)称取步骤(2)制得的浆料60g，加入到IOOml的不锈钢自压反应釜，在.300°C、80h下进行水热反应晶化； (4)待水热反应完成后,将反应衆料冷却到室温抽滤；(5)用去离子水洗涤3次，得到的固体产物在120°C的烘箱中烘干5h即得到多级
结构云母。所得多级结构云母是由云母纳米薄片在三维方向上排列而成，云母纳米薄片厚度约27nm ;在300°C下脱气3h，氮气吸-附脱附测定测得其比表面积约为163m2/g，孔容约为O. 90cm3/g。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种云母，其特征在于，所述云母为由纳米云母片在三维方向排列而成的多级结构云母。
2.如权利要求1所述的云母，其特征在于，所述云母的三维结构主要由纳米云母片通过面-面连接、面-端连接或端-端连接方式中的任意I种或至少2种构成； 优选地，所述多级结构云母的一级结构为纳米云母片，二级结构为由纳米云母片从同一中心向外辐射构成的月季花状结构，三级结构为由月季花状结构堆叠的宏观颗粒；优选地，所述纳米云母片的厚度为5-50nm,优选20_50nm ； 优选地，所述云母的比表面积为15_300m2/g,优选100_200m2/g ； 优选地，所述云母的孔容为O. 2-20m3/g,优选O. 5-1. 0m3/g ； 优选地，所述云母为酸性，其酸度为O. Ol"O. 8mmol/g0
3.—种如权利要求1或2所述的云母的制备方法，其特征在于，所述方法为将高岭土粉体活化后，与碱金属化合物和水混合，加热进行水热处理，固体产物即为多级结构云母； 优选地，所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选氢氧化钾。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)将高岭土粉体进行活化，得活化高岭土粉体； (2)将步骤(I)得到的活化高岭土粉体与碱金属化合物、水进行混合，得浆料； (3)将步骤(2)所得浆料加热，进行水热处理； (4)将步骤(3)水热处理后的产物固液分离，得到的固体产物即为多级结构云母。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述高岭土选自主要物相包括高岭石、埃洛石、珍珠陶土、迪开石的任意I种或至少2种的组合的矿物； 优选地，步骤(I)所述活化方式包括焙烧处理、机械化学处理、加碱金属化合物熔融处理中的任意I种； 优选地，所述焙烧处理为将高岭土粉体进行焙烧，所述焙烧的温度为500°C -1OOO0C,焙烧时间> O. lh，优选2-4h ； 优选地，所述机械化学处理为干法球磨、湿法球磨、高能球磨和气流磨中的任意I种；优选地，所述加碱熔融处理为将高岭土粉体与碱金属化合物混合，然后进行熔融活化；所述高岭土粉体与碱金属化合物的混合比例按物质的量计优选为1: (O. 01-0. 6);所述熔融活化的温度为200-1000°C ； 优选地，所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选氢氧化钾。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述混合为按照高岭土、碱金属化合物、水的物质的量之比为1: (0.01-0.6): (10-300)进行混合，其中，高岭土的量以娃元素的物质的量计； 优选地，所述碱金属化合物为碱金属钾的化合物，优选氢氧化钾、氯化钾、碳酸钾或硫酸钾中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选氢氧化钾。
7.如权利要求4-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述水热处理的温度为50-500°C，水热处理时间彡O. lh，优选水热处理时间为3-72h。
8.如权利要求4-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的固液分离的方法选自常压过滤、抽滤、离心分离、重力沉降分离中的任意I种或至少2种的组合，优选抽滤。
9.如权利要求4-8之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)的固液分离之后进行步骤(5):将固液分离得到的固体产物经水洗，烘干，然后得到多级结构云母； 优选地，所述烘干温度为105-130°C，烘干时间为3-6h ;优选烘干温度为115-125°C，烘干时间为4-6h ;最优选烘干温度为120°C，烘干时间为5h。
10.一种如权利要求1或2所述的云母的用途，其特征在于，所述云母可用于复合材料、吸附材料、催化领域、隔热材料、隔声材料。
全文摘要
本发明涉及一种云母，所述云母为由纳米云母片在三维方向排列而成的多级结构云母。所述云母具有纳米云母片-月季花状-宏观颗粒状的多级结构，比表面积高，可用于复合材料、吸附材料、隔声材料、催化剂等领域，且制备工艺简单，易操作，对反应设备要求不高且易于实现，对环境无污染。
文档编号C01B33/42GK103011186SQ20121054989
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者卢旭晨, 王赟, 王体壮, 闫岩 申请人:中国科学院过程工程研究所