[发明专利]利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法及其应用

权利要求书

1.一种利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，二维纳米片硅酸盐通式为：MSiO₃，其中，M为Fe、Co、Cu、Ni中的任意一种，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将凹凸棒石粉末浸入3～7mol/L的盐酸溶液混合搅拌预处理0.5～4h，然后洗涤，烘干，得预处理后的凹凸棒石粉末；

(2)将步骤(1)预处理后的凹凸棒石粉末分散到小于5mol/L的酸溶液中，水热搅拌4h～16h后分离出固体，洗涤，烘干得到六环状基型硅氧四面体白色前驱物；

(3)将步骤(2)制得的前驱物分散于水中形成悬浊液并超声分散，随后，搅拌中调整pH在6～10之间，将过渡金属硝酸盐溶于上述悬浊液中，随后将NH₄NO₃添加到悬浊液中，再将氨水逐滴加入悬浊液中，搅拌至均匀，得均匀悬浊液，其中硅、过渡金属元素和铵根离子的摩尔比在1～2:1～4:1～12之间，所述过渡金属硝酸盐为Fe、Co、Cu、Ni硝酸盐中的任意一种；

(4)将步骤(3)得到的均匀悬浊液转移至聚四氟乙烯水热反应釜中，120～220℃的条件下微波反应30～120min，随后自然冷却至室温，离心分离出固体，洗涤，真空干燥，得所述二维纳米片硅酸盐。

2.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(1)中所述凹凸棒石粉末与盐酸溶液的固液比为1:1，盐酸溶液的浓度为5mol/L，预处理时间为2h。

3.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(2)中所述预处理后的凹凸棒石粉末与盐酸溶液的固液比为1:10，且盐酸溶液的浓度为2mol/L，水热温度为80℃，水热搅拌时间为6h。

4.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(3)中通过滴加0.5mol/L的氢氧化钠溶液或0.1mol/L的盐酸溶液调节pH。

5.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(3)中超声分散时间为30min。

6.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(3)中氨水质量浓度为28％，搅拌时间为10min。

7.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(4)中真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为2h。

8.根据权利要求1所述的利用凹凸棒石制备二维纳米片硅酸盐的方法，其特征在于：步骤(2)中所述酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸中的一种。

9.如权利要求1至8中任一项所述方法制得的二维纳米片硅酸盐的应用，其特征在于：用于光催化二氧化碳还原制甲醇。

10.根据权利要求9所述的二维纳米片硅酸盐的应用，其特征在于：包括将所述二维纳米片硅酸盐分散于去离子水中，然后再加入到光催化反应装置中，再将CO₂以设定流速通入反应装置，然后光照催化二氧化碳还原，制得甲醇。