一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中使用硝酸鋁和尿素，經(jīng)過水熱反應(yīng)來制備勃姆石超細(xì)粉體的方法，只能得到二維片狀形貌勃姆石粉體。本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法利用硝酸鋁和尿素為原料，通過添加兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯為結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑，可制得三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體。本發(fā)明一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法中的反應(yīng)在液相中一次完成，其工藝流程清晰、原料價(jià)廉易得、后處理過程簡單，產(chǎn)品呈現(xiàn)規(guī)則的三維片狀聚集體形貌，且分散均勻，克服了傳統(tǒng)硝酸鋁和尿素水熱反應(yīng)，只能得到二維片狀形貌勃姆石粉體的缺陷。
【專利說明】一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由納米基本單元(如納米顆粒、納米棒、納米片)組成的不同形態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)的聚集體，以及由此構(gòu)筑成的納米功能材料和納米器件，因其獨(dú)特的性能和在許多領(lǐng)域中潛在的應(yīng)用備受人們的關(guān)注。其中，以三維結(jié)構(gòu)為代表的具有高度規(guī)整的尺寸、形狀或圖案的無機(jī)粉體材料的可控制備和生長機(jī)理研究一直是材料科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。勃姆石(boehmite)又稱一水軟鋁石，外觀呈現(xiàn)白色粉末，分子式為Y-A100H。勃姆石最重要的用途是經(jīng)過煅燒后制備氧化鋁粉體，這首先是因?yàn)椴肥Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定，煅燒前后只是晶型的轉(zhuǎn)變，而產(chǎn)物的形貌保持不變，可以方便的獲得形貌相同的氧化鋁產(chǎn)品。此外，從分子結(jié)構(gòu)上比較，勃姆石可以看做是氫氧化鋁(Al (OH) 3)失去一分子水的產(chǎn)物，因此從勃姆石出發(fā)，經(jīng)過煅燒制備氧化鋁，在能耗上明顯低于煅燒氫氧化鋁的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中使用硝酸鋁和尿素，經(jīng)過水熱反應(yīng)來制備勃姆石超細(xì)粉體的方法，只能得到二維片狀形貌勃姆石粉體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種利用硝酸鋁和尿素為原料，通過添加兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯(PSt-b-PHEA)為結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑，利用水熱法制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法包括以下步驟，
[0005]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.1?0.4mol/L的溶液A ；
[0006]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的125?200%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B ；
[0007]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0008]所述兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯依照文獻(xiàn)[吳秀勇，韓春蕊，李蘭英，胡正水.兩親嵌段共聚物P(St)-b-p(HEA)的合成、表征及其膠束化行為研究.青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26 (5) =386-390]的方法制備；
[0009]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入I?4mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0010]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積67?80%，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度150?200°C下反應(yīng)8?24h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ;
[0011]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度80?100°C下干燥4?8h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體。
[0012]如此設(shè)計(jì)，通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯(PSt-b-PHEA)屬于高分子表面活性劑的一種，與低分子量的表面活性劑相比，由于其分子量相對(duì)較高，它們的臨界膠束濃度可被控制的很低，即使在很稀的溶液中仍能保持高效，可以大大降低表面活性劑的用量；由于兩親嵌段聚合物PSt-b-PHEA分子中既帶有親水性基團(tuán)又帶有疏水性基團(tuán)，吸附于液固界面后能顯著降低界面自由能，可使無機(jī)粉體顆粒均勻的分散在液體中，起到分散劑的作用，與此同時(shí)，界面自由能的降低也有利于新物相的形成；此外，嵌段共聚物PSt-b-PHEA分子中含有一條長長的親水性聚丙烯酸羥基乙酯鏈段，伸展于水溶液中，可以在所吸附的無機(jī)粉體顆粒表面形成一定厚度的親水性立體吸附層。當(dāng)相鄰無機(jī)粉體顆?？拷?-9nm時(shí)，各自的吸附層開始重疊，吸附層之間的排斥力可以保護(hù)粒子不致絮凝，即在無機(jī)粉體顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用。與此同時(shí)，親水性聚丙烯酸羥基乙酯鏈段上還含有大量的羥基官能團(tuán)，可以與勃姆石晶體表面發(fā)生氫鍵相互作用，雖然氫鍵作用力相對(duì)較弱，其強(qiáng)度不足以改變勃姆石固有的生長習(xí)性，但是卻足以影響到勃姆石晶粒的組裝過程，有利于形成復(fù)雜的三維形貌產(chǎn)物，即兩親嵌段聚合物(PSt-b-PHEA)可以發(fā)揮結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑(structure-directing agent)的作用。
[0013]本發(fā)明一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法中的反應(yīng)在液相中一次完成，其工藝流程清晰、原料價(jià)廉易得、后處理過程簡單，產(chǎn)品呈現(xiàn)規(guī)則的三維片狀聚集體形貌，且分散均勻，克服了傳統(tǒng)硝酸鋁和尿素水熱反應(yīng)，只能得到二維片狀形貌勃姆石粉體的的缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法作進(jìn)一步說明:
[0015]圖1是本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法的實(shí)施方式一制得的三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體I的XRD圖；
[0016]圖2是本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法的實(shí)施方式六制得的三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體VI的掃描電鏡(SEM)照片。

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施方式一:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體I的方法包括以下步驟，
[0018]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.lmol/L的溶液A ；
[0019]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的125%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0020]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0021]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入ImL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ;
[0022]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積80 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度150°C下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ;
[0023]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度80°C下干燥8h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體I。
[0024]如圖1所示，經(jīng)過與編號(hào)為TOF21-1307的標(biāo)準(zhǔn)衍射卡片對(duì)比，本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法制得的三維片狀聚集體形貌超細(xì)粉體I為勃姆石。
[0025]實(shí)施方式二:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體II的方法包括以下步驟，
[0026]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L的溶液A ；
[0027]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的150%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0028]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 B ；
[0029]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入2mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0030]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積80 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度180°C下反應(yīng)18h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ;
[0031]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度80°C下干燥7h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體II。
[0032]實(shí)施方式三:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體III的方法包括以下步驟，
[0033]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.3mol/L的溶液A ；
[0034]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的125%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0035]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0036]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入2mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0037]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積70 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度200°C下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜內(nèi)自然冷卻至室溫，制得濁液E ；
[0038]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度90°C下干燥6h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體III。
[0039]實(shí)施方式四:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體IV的方法包括以下步驟，
[0040]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L的溶液A ；
[0041]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的150%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0042]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0043]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入2mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0044]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積80 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度150°C下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ;
[0045]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度80°C下干燥8h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體IV。
[0046]實(shí)施方式五:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體V的方法包括以下步驟，
[0047]I)將一定量分析純的Al (NO3) 3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L的溶液A ；
[0048]2)向步驟I)制得的溶液A中加入Al3+所需理論需求量的125%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0049]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為
1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0050]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入2mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0051]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積的75 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度160°C下反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ；
[0052]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度100°c下干燥4h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體V。
[0053]實(shí)施方式六:本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體VI的方法包括以下步驟，
[0054]I)將一定量分析純的Al(NO3)3.9H20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L的溶液A ；
[0055]2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的200%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B;
[0056]3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ;
[0057]4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入2mL由步驟3)制得的溶液C，制得懸濁液D ；
[0058]5)將由步驟4)制得的懸濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)釜容積70 %，密封水熱反應(yīng)釜，然后將水熱反應(yīng)釜放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度160°C下反應(yīng)18h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ;
[0059]6)打開水熱反應(yīng)釜，將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾渣用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度90°C下干燥6h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體VI。
[0060]本制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法制得的三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體VI的掃描電鏡(SEM)照片如圖2所示。
[0061]上述實(shí)施方式旨在舉例說明本發(fā)明可為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)或使用，對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，故本發(fā)明包括但不限于上述實(shí)施方式，任何符合本權(quán)利要求書或說明書描述，符合與本文所公開的原理和新穎性、創(chuàng)造性特點(diǎn)的方法、工藝、產(chǎn)品，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體的方法，其特征是:該方法包括以下步驟， 1)將一定量分析純的Al(NO3) 3.9Η20加入去離子水中，并于磁力攪拌器上攪拌至溶解，制得Al3+物質(zhì)的量濃度為0.1?0.4mol/L的溶液A ； 2)向步驟I)制得的溶液A中加入沉淀Al3+所需理論需求量的125?200%分析純的尿素，并攪拌0.5h，制得溶液B ； 3)將一定量的兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯溶于四氫呋喃中，制得兩親嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸羥基乙酯的物質(zhì)的量濃度為1.25Xl(T3mol/L 的溶液 C ; 4)向由步驟2)制得的溶液B中，加入I?4mL由步驟3)制得的溶液C，制得濁液D； 5)將由步驟4)制得的濁液D加入聚四氟乙烯材質(zhì)內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，填充度為該水熱反應(yīng)爸容積的67?80%,密封水熱反應(yīng)爸,然后將水熱反應(yīng)爸放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，在水熱溫度150?200°C下反應(yīng)8?24h，反應(yīng)結(jié)束后將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，制得濁液E ； 6)打開水熱反應(yīng)釜,將濁液E以4000r/min離心分離，然后將濾洛用去離子水洗滌，再用無水乙醇洗滌，使濾渣顆粒間疏松，再將濾渣置于真空干燥箱內(nèi)，在干燥溫度80?100°C下干燥4?8h，即得本三維片狀聚集體形貌勃姆石超細(xì)粉體。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK104229840SQ201310096045
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】吳秀勇 申請(qǐng)人:泰山醫(yī)學(xué)院