[发明专利]一种利用硼酸钠制备粒状锰方硼石纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工工艺技术领域，特别是提供了一种利用硼酸钠制备粒状锰方硼石纳米材料的方法，利用化学药品制备出粒状锰方硼石纳米材料。

背景技术

锰方硼石（Mn₃B₇O₁₃Cl）是一种罕见的矿石，1957在美国油田回收的卤水中首次发现锰方硼石矿物，随后R.M.Honea等对锰方硼石化学成分、晶体结构、形态物理性质等进行了系统研究,1962年以产地命名为“Chambersite”。

1975年前苏联别洛夫院士等，用原子核γ-射线共振法研究锰方硼石，确定了该矿物的基本结构是硼氧骨架。俄国学者对锰方硼石化学成分(Mn₃B₇O₁₃Cl)、晶体结构（斜方晶系）、形态物理性质等进行了初步研究。锰方硼石以其独特的大分子结构和其优异的性能被用作发光玻璃、发光基质材料、介电材料及核防护材料等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用硼酸钠制备粒状锰方硼石纳米材料的方法。本发明是将多元羟基羧酸（如柠檬酸）和某些阳离子形成多碱螯合物。这种螯合物在多元醇（如ethylene glycol）存在的情况下发生缩聚反应形成中间体树脂，然后将树脂煅烧而制备粉体。具体工艺如下：

1．60～80℃水浴加热并不断搅拌的情况下，将MnCl₂溶液和柠檬酸（AR）混合，至溶液澄清，得到溶液A，其中锰离子和柠檬酸根离子摩尔比为1：1.5。

2．60～80℃水浴加热并不断搅拌的情况下，将Na₂B₄O₇溶液和柠檬酸（AR）混合，至溶液澄清，然后混入1%左右的CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），至溶液澄清。得到溶液B，其中硼酸根离子和柠檬酸根离子摩尔比为1：1.5。

3.将A、B溶液混合，并将水域温度升高到90～100℃搅拌15分钟，将溶液PH调节至5，得到溶液C。

4.在溶液C中加入聚乙二醇，（柠檬酸与聚乙二醇摩尔比1:3），继续搅拌15～20分钟。

5.放到恒温干燥箱中130～150℃干燥，去除多余的水，在这一过程中混合液将变成黑色粘稠状胶体。然后将黑色粘稠胶状体在170～190℃真空干燥，从而去除附着的聚乙二醇，形成蓬松的黑色前驱体。

4．然后将该前驱体在600～700℃保温3～4h，形成灰白色蓬松状固体，在研钵中碾磨5min得到纳米粉体。

5.对纳米粉体水洗，过滤，去掉粉体中的NaCl，烘干，然后再次碾磨5min左右，得到纯的纳米粉体。

本发明的优点在于，方法简单，易于控制，材料稳定，应用领域广泛。

附图说明

图1为本发明粒状纳米颗粒的电子显微镜照片，照片中可看到直径约40纳米的锰方硼石颗粒。

具体实施方式

实施例1

1.80℃水浴加热并不断搅拌的情况下，将MnCl₂溶液和柠檬酸（AR）混合，至溶液澄清，得到溶液A，其中锰离子和柠檬酸根离子摩尔比为1：1.5。

2．80℃水浴加热并不断搅拌的情况下，将Na₂B₄O₇溶液和柠檬酸（AR）混合，至溶液澄清，然后混入1%左右的CTAB，至溶液澄清。得到溶液B，其中硼酸根离子和柠檬酸根离子摩尔比为1：1.5。

3．将A、B溶液混合，并将水域温度升高到90～100℃搅拌15分钟，将溶液PH调节至5，得到溶液C。

4.在溶液C中加入聚乙二醇，（柠檬酸与聚乙二醇摩尔比1:3），继续搅拌15分钟。

5.放到恒温干燥箱中130℃干燥，去除多余的水，在这一过程中混合液将变成黑色粘稠状胶体。然后将黑色粘稠胶状体在170℃真空干燥，从而去除附着的聚乙二醇，形成蓬松的黑色前驱体。

4．然后将该前驱体在600℃保温3～4h，形成灰白色蓬松状固体，在研钵中碾磨5min得到纳米粉体。