CN114604872A - 一种纳米片状二氧化硅及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米片状二氧化硅及制备方法。本发明涉及以聚硅氧烷为原料，以金属氯化盐为限域剂，采用限域空间法，以高温煅烧方式制备二氧化硅纳米片。制备工艺简单，解决了工艺复杂、纯度低、成本高昂等的技术问题；制备过程中产生的洗涤盐水经简单处理后可作为原料循环使用，经济效益高。制备的二氧化硅纳米片形貌可控，成本低廉，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体是一种纳米片状二氧化硅及制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
纳米二氧化硅通常通过对硅酸酯前驱体的水解缩聚制备，形成具有高缩合度的产物。硅烷前驱体的水解缩聚过程中，由于Si-O是以sp3的形式杂化，很难形成二维纳米片的形貌。现有的制备二氧化硅纳米片的方法主要有剥离法、CVD法和模板法。采用CVD法的设备投资巨大，生产成本太高，不适合工业生产。采用剥离法制备的二氧化硅纳米片不仅含有杂质，剥离效率很低，无法批量生产。而模板法中的模板不容易直接获得，模板也存在难以出去的难题，无法得到较纯的产物。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种纳米片状二氧化硅及制备方法，该方法以聚硅氧烷为原料，采用限域空间法，以高温煅烧方式进行二氧化硅纳米片的制备。该方法制备工艺简单，产物纯度高，且形貌可控。
为解决上述技术问题，提供如下技术方案。
一种纳米片状二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐充分混合；
(2)将上述混合物置于容器中，升温至一定温度进行煅烧处理；
(3)将产物用水洗涤，过滤，干燥后得纳米片状二氧化硅。
步骤(1)中金属氯化盐为氯化钠、氯化钙中的一种；优选的为氯化钠。
步骤(1)中聚二甲基硅氧烷为硅油、硅树脂中的一种；优选的，为硅油；进一步的，为羟基硅油。
步骤(1)中聚二甲基硅氧烷的粘度为50-100000CS；优选的，为100-80000CS。
步骤(1)中聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐的质量比为：1：(4-10)；优选的，为1：(5-8)。
步骤(2)中煅烧温度为300℃-700℃，煅烧时间为1-6h；优选的，为煅烧温度350℃-650℃，煅烧时间2-5h。
步骤(2)中升温速率为升温速率为5-20℃/min；优选的，为10-15℃/min。
步骤(3)中干燥温度为80-150℃，干燥时间为4-12h；优选的，为干燥温度90-140℃，干燥时间为6-10h。
本发明是提供一种以聚二甲基硅氧烷为原料，采用限域空间法，以高温煅烧方式进行二氧化硅纳米片的方法。聚二甲基硅氧烷主链为Si-O-Si，侧基为甲基，在高温下煅烧会转变成二氧化硅。将聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐充分混合后，聚硅氧烷存在于盐晶体之间的空间中。在高温下，金属氯化盐晶体之间的空隙形成限域空间，在二氧化硅的形成过程中，阻碍了二氧化硅在三维方向上的生长，使之形成二维纳米片的形貌。产物经过水洗涤后，盐水经过稀盐酸处理，浓缩、干燥后的金属氯化盐可重复使用。
本发明的有益效果：
(1)本发明的二氧化硅纳米片制备工艺简单，解决了工艺复杂、纯度低、成本高昂等的技术问题；
(2)本发明制备过程中的盐水经简单处理后可作为原料循环使用，经济效益高；
(3)本发明制备的二氧化硅纳米片形貌可控，成本低廉，适合工业化生产。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中产物的EDS谱图
图2为实施例1中产物的TEM图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
将50g氯化钠和10g粘度为80000CS的羟基硅油充分研磨后置于坩埚中，在马弗炉中以10℃/min的升温速率升至450℃，煅烧3h。冷却至室温后，用水将氯化钠溶解后过滤，将沉淀在100℃干燥8h，得二氧化硅纳米片0.12g。
从图1可知，实施例1中的产物为二氧化硅。从图2可知，所制备的二氧化硅为无规则的纳米片形貌，低衬度说明纳米片的厚度小，厚度比较均匀。纳米片上还存在少量的纳米孔，是由于纳米片在形成过程中受到氯化钠的物理阻隔导致的生长不连续所致。
实施例2
如实施例1所述，所不同的是在350℃煅烧5h，得二氧化硅纳米片0.10g。
实施例3
如实施例1所述，所不同的是650℃煅烧3h，得二氧化硅纳米片0.08g。
实施例4
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为20000CS的羟基硅油，得二氧化硅纳米片0.15g。
实施例5
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为10000CS的羟基硅油，得二氧化硅纳米片0.10g。
实施例6
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为5000CS的羟基硅油，得二氧化硅纳米片0.09g。
实施例7
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为500CS的羟基硅油，得二氧化硅纳米片0.05g。
实施例8
如实施例1所述，所不同的是加入50g氯化钙，得二氧化硅纳米片0.10g。
实施例9
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为10000CS的甲基硅油，得二氧化硅纳米片0.18g。
实施例10
如实施例1所述，所不同的是加入10g粘度为500CS的甲基硅树脂，得二氧化硅纳米片0.08g。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种纳米片状二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐充分混合；
(2)将上述混合物置于容器中，升温至一定温度进行煅烧处理；
(3)将产物用水洗涤，过滤，干燥后得纳米片状二氧化硅。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中金属氯化盐为氯化钠、氯化钙中的一种；优选的为氯化钠。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚二甲基硅氧烷为硅油、硅树脂中的一种；优选的，所述聚二甲基硅氧烷为硅油；更优选的，为羟基硅油。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚二甲基硅氧烷的粘度为50-100000CS；优选的，所述聚二甲基硅氧烷的粘度为100-80000CS。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐的质量比为：1：(4-10)；优选的，聚二甲基硅氧烷与金属氯化盐的质量比为1：(5-8)。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中煅烧温度为300℃-700℃，煅烧时间为1-6h；优选的，煅烧温度350℃-650℃，煅烧时间2-5h。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中升温速率为升温速率为5-20℃/min；优选的，升温速率为10-15℃/min。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中干燥温度为80-150℃，干燥时间为4-12h。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中干燥温度为90-140℃，干燥时间为6-10h。
10.根据上述权利要求任一项所述制备方法制备得到的纳米片状二氧化硅。
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