【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及二維材料制備，尤其涉及一種二維黏土礦物納米片及其快速大量制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著二維材料領(lǐng)域的興起，多種層狀材料實(shí)現(xiàn)了剝離與合成，如石墨烯、六方氮化硼、過(guò)渡金屬二硫化物、黑磷、mxenes、蒙脫石、蛭石等。大多數(shù)黏土礦物為層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，具有天然層狀結(jié)構(gòu)，具有通過(guò)“自上而下”剝離成二維納米片的潛力。同時(shí)，黏土礦物種類豐富，物性獨(dú)特，成本低廉，在剝離成超薄納米片后具有更加優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性能以及黏土礦物原料所不具有的新型物理化學(xué)特性。
2、黏土礦物種類眾多，且大都已成功實(shí)現(xiàn)了原子級(jí)厚度的黏土礦物納米片(cns)的剝離制備。常見的方式為利用黏土礦物自身層間離子的可交換性，通過(guò)交換陽(yáng)離子改變黏土礦物的晶格結(jié)構(gòu)，再結(jié)合外力作用，如超聲、機(jī)械剪切、球磨以實(shí)現(xiàn)少量黏土礦物納米片的制備。以蛭石為例，蛭石可通過(guò)分別與飽和氯化鈉溶液與2m氯化鋰溶液進(jìn)行離子交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛭石晶格的改變，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的超聲處理，從而剝離得到蛭石納米片。但是，目前大多cns的制備只局限于實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模制備，且存在制備方法普適性差、制備周期較長(zhǎng)、納米片質(zhì)量不高、納米片被強(qiáng)制改性等缺陷。
3、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種二維黏土礦物納米片及其快速大量制備方法，旨在解決現(xiàn)有二維納米片的制備局限于小規(guī)模、周期長(zhǎng)，且無(wú)法大量制備的問(wèn)題。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
3、一種二維
4、將黏土礦物粉與溶劑進(jìn)行混合，經(jīng)砂磨處理，得到砂磨減薄黏土礦物溶液；
5、使用微射流均質(zhì)機(jī)對(duì)所述砂磨減薄黏土礦物溶液進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理的黏土礦物溶液；
6、將所述預(yù)處理的黏土礦物溶液進(jìn)行微射流均質(zhì)處理，經(jīng)干燥后，得到二維黏土礦物納米片。
7、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述黏土礦物粉包括白云母、金云母、黑云母、蛭石、綠泥石、累托石、滑石、迪開石、蒙脫石中的一種或多種。
8、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述溶劑為水、無(wú)水乙醇中的一種或多種混合。
9、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述黏土礦物粉經(jīng)過(guò)20目以上篩網(wǎng)后再與所述溶劑進(jìn)行混合；所述砂磨減薄黏土礦物溶液中的砂磨減薄黏土礦物的粒徑在75μm以下。
10、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述砂磨處理的轉(zhuǎn)速為2000rpm-3000rpm，所述砂磨處理的時(shí)間為5min-30min。
11、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述砂磨處理采用直徑為0.6mm-0.8mm的氧化鋯球。
12、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述預(yù)處理的次數(shù)為1-5，所述預(yù)處理的壓強(qiáng)為400bar-800bar。
13、所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其中，所述微射流均質(zhì)處理的時(shí)間為5min-30min，所述微射流均質(zhì)處理的壓強(qiáng)為800bar-1500bar。
14、一種二維黏土礦物納米片，利用二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法制得。
15、所述的二維黏土礦物納米片，其中，所述二維黏土礦物納米片的橫向尺寸在500nm-2μm之間。
16、有益效果：本專利技術(shù)提供一種二維黏土礦物納米片及其快速大量制備方法，二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法包括步驟：將黏土礦物粉與溶劑進(jìn)行混合，經(jīng)砂磨機(jī)處理，得到砂磨減薄黏土礦物溶液；使用微射流均質(zhì)機(jī)對(duì)所述砂磨減薄黏土礦物溶液進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理的黏土礦物溶液；將所述預(yù)處理的黏土礦物溶液進(jìn)行微射流均質(zhì)處理，經(jīng)干燥后，得到二維黏土礦物納米片。本專利技術(shù)將黏土礦物粉分散在溶劑中進(jìn)行砂磨處理以減小原料粒徑，將砂磨處理后的砂磨減薄黏土礦物溶液利用微射流均質(zhì)原理產(chǎn)生的高剪切力對(duì)黏土礦物進(jìn)行剝離，可得到高質(zhì)量的二維黏土礦物納米片。并且，該制備方法具有快速高效且環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，利用該制備方法制備二維黏土礦物納米片具有產(chǎn)率高(超70％)、速度快(克級(jí)別每小時(shí))、缺陷少，可制備得到有著微米級(jí)橫向尺寸與數(shù)納米厚度的高質(zhì)量薄層黏土礦物納米片。
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1.一種二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述黏土礦物粉包括白云母、金云母、黑云母、蛭石、綠泥石、累托石、滑石、迪開石、蒙脫石中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、無(wú)水乙醇中的一種或多種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述黏土礦物粉經(jīng)過(guò)20目以上篩網(wǎng)后再與所述溶劑進(jìn)行混合；所述砂磨減薄黏土礦物溶液中的砂磨減薄黏土礦物的粒徑在75μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述砂磨處理的轉(zhuǎn)速為2000rpm-3000rpm，所述砂磨處理的時(shí)間為5min-30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述砂磨處理采用直徑為0.6mm-0.8mm的氧化鋯球。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述微射流均質(zhì)處理的時(shí)間為5min-30min，所述微射流均質(zhì)處理的壓強(qiáng)為800bar-1500bar。
9.一種二維黏土礦物納米片，其特征在于，利用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法制得。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二維黏土礦物納米片，其特征在于，所述二維黏土礦物納米片的橫向尺寸在500nm-2μm之間。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述黏土礦物粉包括白云母、金云母、黑云母、蛭石、綠泥石、累托石、滑石、迪開石、蒙脫石中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、無(wú)水乙醇中的一種或多種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述黏土礦物粉經(jīng)過(guò)20目以上篩網(wǎng)后再與所述溶劑進(jìn)行混合；所述砂磨減薄黏土礦物溶液中的砂磨減薄黏土礦物的粒徑在75μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維黏土礦物納米片的快速大量制備方法，其特征在于，所述砂磨處理的轉(zhuǎn)速為2000rpm-3000rpm，所述砂磨處理的時(shí)間為5min-...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳楓帆，張振邦，梁志榮，王金龍，俞書宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南方科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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