凹凸棒石/銀‑核殼結構棒狀銀粉的製備方法與流程
2023-11-05 03:51:37
本發明涉及礦產資源深加工領域，特別涉及一種凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的製備方法。
背景技術：
凹凸棒石粘土是一種特殊的粘土礦物，其主要成份是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁矽酸鹽，其理論化學式為：mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o。凹凸棒石晶體是由長度為0.1～1μm，寬度（直徑）為15-20nm的棒晶（納米纖維）構成的晶體束。
在分散後的棒晶表面包覆金屬銀，可以製得核殼結構棒狀銀粉。此類銀粉的製備過程一般為兩大步驟：①表面活化；②化學鍍銀。製備過程採用的活化方案多為敏化-活化方案，即依次採用sncl2和pdcl2處理棒晶，在棒晶表面形成pd活化點，然後進行化學鍍銀，施鍍過程中，銀通過自催化氧化還原反應在pd活化點上沉積，並不斷生長成連續的銀包覆層，最終形成核殼結構棒狀銀粉。這種製備方法存在的技術問題是，得到的核殼結構超細銀粉均勻性較差，限制了核殼結構棒狀銀粉的使用範圍。
技術實現要素：
發明目的：本發明要解決的技術問題是提供了一種凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的製備方法，用此方法在凹凸棒石棒晶表面包覆銀製備棒狀超細銀粉，解決了液相沉積法製備核殼結構超細銀粉中均勻性較差的技術難題；製備出的粉體質量更為優異，提高了產品的附加值。
技術方案：本發明提供了一種凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的製備方法，包括以下步驟：（1）將凹凸棒石粘土分散於去離子水中，得凹凸棒石棒晶懸浮液；（2）將所述凹凸棒石棒晶懸浮液與3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液混合均勻後離心，得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體；（3）將所述偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體加入由硝酸銀、去離子水和聚乙烯吡咯烷酮組成的混合溶液中超聲分散，得a液；將硼氫化鈉溶於去離子水中，並調節其ph至8.5~9.5，得b液；在攪拌的同時將所述b液滴加入所述a液，維持攪拌反應8～12h，離心分離，得表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體；（4）將所述表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體移入化學鍍銀液中超聲攪拌，控制反應溫度3～10℃，ph為8～9，施鍍時間20～30min，施鍍結束後，離心分離，去離子水清洗，經85~95℃真空乾燥1.5~2.5h後得凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉。
優選地，在所述步驟（2）中，所述3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液由3-氨丙基三乙氧基矽烷溶於無水乙醇中配製而成，其中，所述3-氨丙基三乙氧基矽烷的體積濃度為1%～3%；所述凹凸棒石棒晶懸浮液與所述3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液的體積比為1:5。
優選地，在所述步驟（3）中，所述a液中的偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體與硝酸銀的質量比為1:1~5；所述a液中的硝酸銀、去離子水和聚乙烯吡咯烷酮的固液比為1g：125~400ml：100~600ml；所述b液中硼氫化鈉的濃度為5~10mg/ml；將所述b液滴加入所述a液的滴加速度為5～10ml/min；使用質量分數為10%的氫氧化鈉溶液調節所述b液的ph至8.5~9.5。
優選地，在所述步驟（4）中，所述化學鍍銀液的組成為：硝酸銀、葡萄糖和水，其中，所述硝酸銀的濃度為3.0～5.0g/l，所述葡萄糖的濃度為4.0～6.0g/l。
優選地，在所述步驟（1）中，所述凹凸棒石粘土中凹凸棒石含量大於99%；所述凹凸棒石粘土與所述去離子水的質量比為1:50。
本發明的凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的製備方法中，首先，經工業提純後含凹凸棒石99%以上凹凸棒石粘土經分散處理，將其中凹凸棒石晶束分散為凹凸棒石棒晶，然後用3-氨丙基三乙氧基矽烷（aptes）進行偶聯化處理；偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體加入含有納米銀粒子的溶液中製備自組裝銀活化膜，這層自組裝銀活化膜將成為後期化學鍍銀的活化層；最後，表面構建了自組裝銀活化膜活化層的凹凸棒石棒晶移入化學鍍銀溶液中進行化學鍍銀，鍍銀後的粉體清洗乾燥就可以得到內核為凹凸棒石棒晶、表面包覆銀的凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉。
有益效果：
本發明的優點是：在製備凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉時，先在凹土表面製備一層自組裝銀活化膜作為化學鍍銀的活化層，由於自組裝銀活化膜的均勻性優於採用其它活化方案構建的活化層，因而製備出的核殼結構粉體具有形態完整、鍍層均勻性優異的特點；且凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉因仿形而呈棒狀結構，可廣泛應用於導電材料和抗菌材料領域，為凹土的開發應用提供了一種新方法。
附圖說明
圖1為實施例1中分散後的凹凸棒石棒晶的電鏡照片；
圖2為實施例1中製備的凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的電鏡照片。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進行詳細的介紹。
實施例1：依以下步驟製備凹凸棒石/銀核殼結構棒狀銀粉：
（1）將10g凹凸棒石含量大於99%的工業提純凹凸棒石粘土加到500ml去離子水中，機械攪拌8h，靜置0.5小時，取上層1/3部分凹凸棒石棒晶懸濁液備用；其中，凹凸棒石棒晶懸濁液中凹凸棒石棒晶的電鏡照片如圖1所示，圖1可見凹凸棒石棒晶分散較均勻，大部分晶體呈單分散狀態、棒狀、直徑約為20~40nm。
（2）取步驟（1）製備的凹凸棒石棒晶懸濁液20ml，加入到100ml3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液（由3-氨丙基三乙氧基矽烷（aptes）溶於無水乙醇中配製而成）中，其中，3-氨丙基三乙氧基矽烷的體積濃度為1%，常溫下機械攪拌12h，離心分離，分離後得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體備用；
（3）將步驟（2）所得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體全部加入到由0.5g硝酸銀、200ml去離子水以及300ml聚乙烯吡咯烷酮（pvp）組成的混合溶液中，超聲分散15min，得a液；另將硼氫化鈉0.5g溶於100ml去離子水中，用濃度為10%(wt%)的氫氧化鈉溶液調節ph至9，得b液；以10ml/min速度將b液滴加入a液，反應過程中持續超聲攪拌，維持攪拌反應12h，離心分離得表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體。
（4）將步驟（3）分離獲得的表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體移入化學鍍銀液中，控制反應溫度10℃，ph為9，超聲攪拌反應30min。化學鍍銀液的組成為：硝酸銀、葡萄糖和水，其中，硝酸銀的濃度5.0g/l，葡萄糖的濃度6.0g/l。施鍍結束後，離心分離，去離子水清洗，經90℃真空乾燥2h後得凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉。如圖2所示為凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的電鏡照片。圖2可見本實施例製備出的凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉鍍層均勻、形態為棒狀粉體、直徑約40~80nm。
實施例2：依以下步驟製備凹凸棒石/銀核殼結構棒狀銀粉：
（1）將20g凹凸棒石含量大於99%的工業提純凹凸棒石粘土加到1000ml去離子水中，常溫下機械攪拌8h，靜置8小時，取上層部分1/3以上的凹凸棒石棒晶懸濁液備用；
（2）取（1）製備的凹凸棒石棒晶懸濁液20ml，加入到100ml3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液（由3-氨丙基三乙氧基矽烷（aptes）溶於無水乙醇中配製而成）中，其中，3-氨丙基三乙氧基矽烷的體積濃度為2%，常溫下機械攪拌8h，離心分離，分離後得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體備用；
（3）取步驟（2）所得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體全部加入到由1.0g硝酸銀、200ml去離子水以及300ml聚乙烯吡咯烷酮（pvp）組成的混合溶液中，超聲分散15min，得a液；另將硼氫化鈉0.8g溶於100ml去離子水中，用濃度為10%(wt%)的氫氧化鈉溶液調節ph到8.5，得b液；以5ml/min速度將b液滴加入a液，反應過程中持續超聲攪拌，維持攪拌反應12h，離心分離得表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體。
（4）將步驟（3）分離獲得的表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體移入化學鍍銀液中，控制反應溫度8℃，ph為8.5，超聲攪拌反應25min。化學鍍銀液的組成為：硝酸銀、葡萄糖和水，其中，硝酸銀的濃度4.0g/l，葡萄糖的濃度5.0g/l。施鍍結束後，離心分離，去離子水清洗，經90℃真空乾燥2h後得凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉。
實施例3：依以下步驟製備凹凸棒石/銀核殼結構棒狀銀粉：
（1）將10凹凸棒石含量大於99%的工業提純凹凸棒石粘土加到500ml去離子水中，常溫下機械攪拌8h，靜置8小時，取上層部分1/3以上的凹凸棒石棒晶懸濁液備用；
（2）取（1）製備的凹凸棒石棒晶懸濁液20ml，加入到100ml3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液（由3-氨丙基三乙氧基矽烷（aptes）溶於無水乙醇中配製而成）中，其中，3-氨丙基三乙氧基矽烷的體積濃度為3%，常溫下機械攪拌8h，離心分離，分離後得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體備用；
（3）取步驟（2）所得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體全部加入到由2.0g硝酸銀、300ml去離子水以及200ml聚乙烯吡咯烷酮（pvp）組成的混合溶液中，超聲分散15min，得a液；硼氫化鈉1.0g溶於100ml去離子水中，用濃度為10%(wt%)的氫氧化鈉溶液調節ph到9.5，得b液；以8ml/min速度將b液滴加入a液，反應過程中持續超聲攪拌。維持攪拌反應12h，離心分離得表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體。
（4）將步驟（3）分離獲得的表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體移入200ml的化學鍍銀液中，控制反應溫度3℃，ph為8，超聲攪拌反應20min。化學鍍銀液的組成為：硝酸銀、葡萄糖和水，其中，硝酸銀的濃度4.0g/l，葡萄糖的濃度5.0g/l。施鍍結束後，離心分離，去離子水清洗，經85℃真空乾燥2.5h後得凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉。
實施例4：依以下步驟製備凹凸棒石/銀核殼結構棒狀銀粉：
（1）將10g凹凸棒石含量大於99%的工業提純凹凸棒石粘土加到500ml去離子水中，機械攪拌8h，靜置8小時，取上層1/3部分凹凸棒石棒晶懸濁液備用；
（2）取（1）製備的凹凸棒石棒晶懸濁液20ml，加入到100ml3-氨丙基三乙氧基矽烷溶液（由3-氨丙基三乙氧基矽烷（aptes）溶於無水乙醇中配製而成）中，其中，3-氨丙基三乙氧基矽烷的體積濃度為2%，機械攪拌10h，離心分離，分離後的偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體備用；
（3）取步驟（2）所得偶聯化的凹凸棒石棒晶粉體全部加入到由2.0g硝酸銀、250ml去離子水以及250ml聚乙烯吡咯烷酮（pvp）混合溶液的燒杯中，超聲分散15min，得a液；另將硼氫化鈉1.0g溶於100ml去離子水中，用濃度為10%(wt%)的氫氧化鈉溶液調節ph到9，得b液；以5ml/min速度將b液滴加入a液，反應過程中持續超聲攪拌。維持攪拌反應8h，離心分離得表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體。
（4）將步驟（3）分離獲得的表面生成自組裝銀活化膜的凹凸棒石棒晶粉體移入化學鍍銀液中，控制反應溫度5℃，ph為8.5，超聲攪拌反應30min。化學鍍銀液的組成為：硝酸銀、葡萄糖和水，其中，硝酸銀的濃度3.0g/l，葡萄糖的濃度4.0g/l。施鍍結束後，離心分離，去離子水清洗，經95℃真空乾燥1.5h後得核殼結構超細銀粉。
實施例2~4中得到的分散後的凹凸棒石棒晶的電鏡照片與圖1類似，得到的凹凸棒石/銀-核殼結構棒狀銀粉的電鏡照片與圖2類似，均予以省略。
上述實施方式只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。