CN111807817B - 一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高比表面积莫来石晶须‑凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法，制备方法包括首先将凹凸棒、碳化硅及硫酸铝混合并球磨，得到陶瓷混合粉料；再将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4混合并球磨，得到陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；之后将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；最后将陶瓷坯体进行低温煅烧及后处理过程后，即得到莫来石晶须‑凹凸棒多孔陶瓷。与现有技术相比，本发明采用熔盐法辅助原位反应烧结法制备纳米棒状晶体自组装结构、多级孔均匀分布且比表面积较大的莫来石晶须‑凹凸棒多孔陶瓷，具有制备温度低、工艺简单可控、反应烧结效率高、对设备要求低等优点。

Description

一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法。
背景技术
凹凸棒(Attapulgite)是一种具有纳米棒状晶体形貌(长约0.5-5μm，直径约20-70nm)和规整纳米孔道(0.37nm×0.64nm)的层链状含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，具有低热导率(0.06W/(m·K))、较大的比表面积(可达350m2 g-1以上)、表面电荷和阳离子交换能力且密度低(2.05-2.32g cm-3)，广泛用于制备吸附剂、胶黏剂、干燥剂、催化剂、食品添加剂和功能复合材料，作为基础材料在化工、催化、环保和新材料等领域发挥着不可替代的重要作用。凹凸棒晶体的理论化学式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。然而，凹凸棒在形成过程中，晶体结构中的Mg(Ⅱ)离子常被Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)等金属离子所取代，类质同晶取代的结果使凹凸棒具有负电荷和阳离子吸附能力，同时由于其具有独特的棒状微晶结构和孔道，天然产出的凹凸棒对重金属、染料、抗生素等污染物具有较好的吸附性能；凹凸棒表面亲水，因而对疏水性有机物、非极性分子等污染物的吸附能力有限，制约了其作为吸附剂的广泛应用[李一京,谢鑫,袁苗苗,柳芳芳,苏琼,王鸿灵,庞少锋,王彦斌,凹凸棒石改性方法及研究进展[J].当代化工研究,2020,3:124-125.]和[Peiyi Bao,Haiying Du,XiangningXu,Junya Li,Yao Wu,Shaojiang Zhou,Lingyun Li,Ningfei Lei.Adsorption of Cr(VI)onto Attapulgite/UiO-66-NH2 Composites from Aqueous Solution[J].IntegratedFerroelectrics.2020,209:125–134.]。此外，研究发现凹凸棒在温度超过700℃条件下会发生相变(转变为顽火辉石和方石英)，并且纤维状结构遭到破坏，大大降低了其比表面积[余荣台,冯杰,马湘,刘芳,万亚伟,谢志鹏,汪长安.改性凹凸棒土对废水脱氮除磷研究[J].陶瓷学报,2016,37(5):531-535.]和[刘斌,王平,朱敏,彭虎,匡猛.凹凸棒石吸附功能陶瓷材料的制备及其低温下的晶型转变[J].材料科学与工程学报,2016,34(3):404-407.]。因此，采用不同方法或处理方式对凹凸棒进行不同程度的功能化改性，是提升其吸附性能和拓展其应用温度的重要途径。这对凹凸棒矿物的开发利用和再加工具有重要的意义。
目前，常用的凹凸棒改性方法主要有物理法和化学法两种。物理改性方法如研磨、球磨、超声、高速搅拌和辐照处理等，主要通过机械力作用使凹凸棒石棒晶束解离，提高棒晶的分散性和比表面积，同时使更多的表面活性基团释放出来；或者使棒晶折断，在表面形成新的硅羟基；或者通过高能射线改变棒晶聚集态或活化惰性的Si-O-Si基团等，这些作用有助于提高凹凸棒的吸附性能。化学改性方法主要包括水热处理、酸或碱处理、热处理、有机改性处理(如有机溶剂处理、有机酸处理、表面接枝功能基团等)以及纳米复合改性(如负载贵金属纳米颗粒、磁性金属氧化物Fe3O4、高聚物等)[李一京,谢鑫,袁苗苗,柳芳芳,苏琼,王鸿灵,庞少锋,王彦斌,凹凸棒石改性方法及研究进展[J].当代化工研究,2020,3:124-125.]和[Junbing Shi,Min Li,Surface modification effects in phase changematerial-infiltrated attapulgite[J].Materials Chemistry and Physics,2020,254:123521.]。另一方面，多孔陶瓷块体结构具有比表面积较大、高温稳定性良好等优点，因此若能将凹凸棒制备成上述多孔陶瓷块体结构或可在保持原有纤维状结构的同时，有效提高凹凸棒比表面积、改善表面基团和电荷状态或者提高离子交换能力，但有关研究报道较少。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷及其制备方法，用于解决凹凸棒分散性差且高温下发生相变和烧结而无法保留其原有棒状和孔道结构的问题。具体地，本发明一方面通过莫来石晶须与纳米棒组装的多孔复合结构，大幅度提高凹凸棒的分散性和比表面积，进而提升其吸附性能，拓展其应用范围；另一方面通过熔盐法和原位反应烧结法相结合能够在低温下实现莫来石原位与凹凸棒的复合，这样有利于凹凸棒低温烧结成型且保持其原有纳米棒状结构，同时提高凹凸棒基陶瓷的使用温度(700℃以上)。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)将凹凸棒、碳化硅及硫酸铝混合并球磨，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4混合并球磨，得到陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；
4)将陶瓷坯体依次进行低温煅烧及后处理过程后，即得到莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷。
进一步地，步骤1)中，所述的凹凸棒、碳化硅及硫酸铝的摩尔比为(2-20):(1-6):(1-12)。
纳米碳化硅有两个方面的作用：一方面，碳化硅作为硅源在熔盐中与氧气和三氧化硫(硫酸铝高温下分解产生三氧化硫和氧化铝)发生氧化反应生成SiO2，进一步与氧化铝(硫酸铝高温下分解产生三氧化硫和氧化铝)生成莫来石；另一方面，碳化硅氧化会生成CO2或CO气体逸出，可以使得陶瓷中存在气孔而作为造孔剂。
硫酸铝也有两方面的作用：一方面，硫酸铝作为铝源，高温下分解产生三氧化硫和氧化铝，其中氧化铝在熔盐中与生成的SiO2和凹凸棒原料中本身有的石英相进行原位反应生成产物莫来石；另一方面，硫酸铝分解产生的三氧化硫可以作为氧化剂进一步氧化SiC，使其生成SiO2同时产生气体(CO2或CO)而制备多孔陶瓷。
莫来石(3Al2O3·2SiO2，Mullite)是一种容易形成针状晶体的陶瓷，其具有较好的高温稳定性、抗氧化性能、低氧渗透率、低热导率以及高熔点(～1900℃)。本发明通过结合熔盐法和原位反应烧结法，将莫来石晶须引入凹凸棒中，制备成晶须和纳米棒组装复合的多孔陶瓷。
作为优选的技术方案，所述的凹凸棒的长度为100-200nm，直径为20-40nm。
作为优选的技术方案，所述的碳化硅包括粒径为40-60nm纳米碳化硅粉体，进一步优选粒径为50nm。
本申请通过大量实验证明，碳化硅的粒径范围的限定有利于：(1)40-60nm纳米碳化硅粉体反应活性较高，容易氧化生成纳米SiO2进而最终有利于在熔盐环境中生成莫来石晶须；(2)这个粒径范围的纳米碳化硅作为造孔剂，可以形成本申请所需的具有微-纳米孔结构的多孔陶瓷，最终所得的多孔陶瓷的比表面也最优。
进一步地，步骤1)中，所用球磨设备为行星球磨机，球磨介质为异丙醇，球磨时间为8-48h。
进一步地，步骤2)中，所述的陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4的质量比为(1-10):(1-5):(1-5)。
其中Li2MoO4、Na2MoO4作为本发明中熔盐法所用的熔盐体系。
熔盐法，又称助熔剂法，是指将原料在高温下溶解于熔盐熔体中，形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或者蒸发熔剂的方法，让饱和溶液中的溶质析出晶体，得到待制备的化学物质。熔盐体系选择依据：(1)熔盐的熔化温度能够与所合成物质的温度相适应，要保证熔盐的加入不会造成所合成物质的化学成分变化；(2)所选择的熔盐要具有较大的溶解度(在水中)；要保证粉体合成后经过洗出即可去除去熔盐，得到高纯度的产物。熔盐法合成粉体有两种反应机理：(1)以介质扩散原理为基础，其反应机理是化学原料先溶于熔盐中，各组分原料发生化学反应，当化学反应的生成物达到饱和时，产生沉淀形成晶体析出；(2)以溶解速度差异理论为基础，在同一熔盐中，各反应物由于在熔盐中的溶解速度存在差异，溶解速率快的反应组分迅速扩散至溶解速率慢的物质表面，二者相互反应形成产物。熔盐法合成材料一般涉及晶体的形核和生长两个过程，这两个过程分为三个阶段：第一、熔盐与化学原料的接触混合；第二、熔盐与反应原料之间的融合、化学反应重组以及扩散；第三、晶体生长以及洗出。本发明提出一种低温熔盐法制备莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，一方面解决了凹凸棒材料高温相变和棒状多孔道结构难以保留的问题；另一方面，在凹凸棒中通过原位反应烧结法实现了莫来石晶须与凹凸棒的复合，促进凹凸棒中棒状结构均匀分散且提高多孔陶瓷的比表面积。该方法的优点是莫来石晶须和凹凸棒分散比较均匀，并且晶须和棒状结构通过熔盐法条件下自组装成微纳结构，从而形成不同尺寸的微、纳米孔，同时通过反应烧结过程产生气体来造孔，形成更大尺寸的微孔，进而形成比表面较大且多级孔分布的多孔陶瓷。
目前，常用的熔盐有LiCl(熔点为605℃)、KCl(熔点为770℃)、NaCl(熔点为801℃)、Na2SO4(熔点为884℃)、Na2MoO4(680℃)和Li2MoO4(705℃)等。
本申请选用Li2MoO4和Na2MoO4作为熔盐体系是通过大量实验证明得到的，其具体原因如下：(1)由于本申请所制备的莫来石-凹凸棒多孔陶瓷，为了能在低温下制备多孔陶瓷且保留凹凸棒的结构和组成，必须选用低温熔盐体系，而Na2MoO4(熔点680℃)和Li2MoO4(熔点705℃)与其它熔盐相比，其熔点均在700℃以下，并且通过控制两者熔盐的比例，进一步调控熔盐的低共熔温度和熔盐的粘度；(2)在上述熔盐中氧化生成的SiO2和氧化铝均有较为合适的溶解度，可以有利于扩散-传质，进而发生化学反应；(3)通过调控钼酸盐熔盐的比例和烧结温度，可以进一步调控熔盐的粘度和流动性，进而调控莫来石的成核-生长速率，有利于莫来石取向生长成为晶须；(4)钼酸盐低温的粘度和流动性也进一步影响反应体系气体的逸出，进而有利于调控多孔陶瓷的孔结构。
进一步地，步骤2)中，所用球磨设备为行星球磨机，球磨方法为干式球磨，球磨时间为2-8h。
进一步地，步骤3)中，冷等静压预压成型过程中，成型压力为30-90MPa，成型时间为3-15min。
冷等静压预压成型的目的以及成型压力的限定原因如下：通过大量实验得出：(1)冷等静压预压成型的目的是为了得到后期多孔陶瓷块体，并且冷等静压可以确保陶瓷坯体各个方向受压均匀而确保后期多孔陶瓷各个方向结构均匀、各向同性；(2)冷等静压成型的压力限定是通过大量实验得到的范围，是为了保证块体陶瓷通过熔盐环境下原位反应烧结中反应原料之间、以及与熔盐充分接触，并且可以调控后期制备多孔陶瓷的孔结构，进而制备得到比表面积可控的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷。
进一步地，步骤4)中，所述的低温煅烧过程中，煅烧温度为500-900℃，煅烧时间为1-8h。
煅烧温度是通过大量实验得到的范围，其限定原因如下：(1)通过控制合适的煅烧温度，进而控制熔盐体系的粘度和流动性，可以有利于反应物充分扩散、接触而充分发生化学反应生成莫来石；(2)合适的煅烧温度可以控制莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷中凹凸棒存在的形式和微观结构，进而得到不同组成和结构的多孔陶瓷，同时烧结温度直接影响多孔陶瓷的孔隙率(控制其它参数不变的前提下，烧结温度高，孔隙率降低，而烧结温度降低，孔隙率增大)；(3)通过调控烧结温度，进而调控莫来石在熔盐中的成核-生长速率，有利于调控莫来石取向生长成为晶须；(4)烧结温度直接影响钼酸盐熔盐体系的粘度和流动性也进一步影响反应体系气体的逸出速率，进而有利于调控多孔陶瓷的孔结构。
进一步地，所述的低温煅烧过程中，升温速率及降温速率均为3-8℃/min。
作为优选的技术方案，所述的升温速率及降温速率均为5℃/min。
进一步地，步骤4)中，所述的后处理过程依次包括沸水浸渍过程以及电热鼓风干燥过程；其中，
所述的沸水浸渍过程中，浸渍温度为60-100℃，浸渍时间为1-8h；
所述的电热鼓风干燥过程中，干燥温度为80-120℃，干燥时间为4-12h。
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，采用如上所述的方法制备而成，所得莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的孔隙率为15-90％，比表面积为10-60m2 g-1。
本发明一方面采用熔盐法辅助原位反应烧结法以一步制备梯度孔径分布的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，并可以有效形成晶须-纳米棒自组装微纳结构，提高凹凸棒棒状结构分散性、增大多孔陶瓷的比表面积，从而优化提高多孔陶瓷的吸附性能和高温稳定性；另一方面，通过在熔盐环境下反应烧结大大降低了莫来石晶须和凹凸棒烧结成型温度，抑制凹凸棒在高温下的相变以及原有棒状和孔道结构的破坏。因此，本发明提供了一种不仅制备成本低，而且操作简单、多孔结构可控的高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其具有广阔的发展前景。
莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷中，根据凹凸棒自身的化学组成和结构，属于硅酸盐矿物，与莫来石晶须均属于硅酸盐陶瓷，两者的化学相容性较好。因此，两者在产物中的存在形式为：(1)在产物中莫来石形成多孔陶瓷晶须骨架，而带有纳米孔道的针状或者棒状凹凸棒弥散分布在莫来石晶须骨架中，这样协同提高多孔陶瓷比表面积，并可通过如图2所示的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷SEM照片得到证明；(2)凹凸棒中原有的石英相作为硅源也会参与原位反应烧结生成莫来石晶须，这样促使莫来石和凹凸棒直接有较强化学键结合，也就是，两者之间结合形式既存在物理形成的晶须-棒状编制结合，又存在化学键合。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明以凹凸棒为陶瓷基体，采用低温熔盐法辅助原位反应烧结制备莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，该多孔陶瓷具有孔径分布均匀、比表面积高、吸附性能较好等优点；
2)通过低温熔盐法辅助原位反应烧结法一步实现了莫来石晶须与凹凸棒石的均匀复合，形成微纳米多级气孔的多孔陶瓷，解决了凹凸棒材料高温相变和棒状多孔道结构难以保留的问题，促进凹凸棒中棒状结构的均匀分散并进一步提高复合多孔陶瓷的比表面积；
3)本发明中莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法具有制备温度低、工艺简单可控、反应烧结效率高、对设备要求低等优点；
4)本发明中莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷气孔率和比表面积可以灵活调控，分别为15-90％和10-60m2 g-1。
附图说明
图1为实施例2中制备得到的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的XRD图谱；
图2为实施例2中制备得到的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比(2-20):(1-6):(1-12)混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨8-48h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比(1-10):(1-5):(1-5)混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合2-8h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为30-90MPa，成型时间为3-15min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在500-900℃高温箱式炉中烧结保温1-8h，并控制升温速率、降温速率为3-8℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至60-100℃煮沸1-8h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入80-120℃电热鼓风干燥箱中干燥4-12h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷。
以下实施例中的凹凸棒购自安徽省明光市飞洲新材料有限公司，凹凸棒长度为100-200nm，直径为20-40nm；所用球磨机为南京大学生产的QM-3SP4型行星球磨机；所用碳化硅为购自安徽合肥开尔纳米能源科技股份有限公司、粒径为40-60nm(优选50nm)的纳米碳化硅粉体；所用异丙醇、Al2(SO4)3·18H2O、Li2MoO4和Na2MoO4均为纯度≥99.7％的分析纯试剂；所用冷等静压设备为安徽合肥科晶材料技术有限公司生产的YLJ-CIP-20B型手动分体式冷等静压机；所用恒温水浴锅为江苏省巩义市予华仪器有限公司生产的ZKYY-2L型智能型水浴锅；所用电热鼓风干燥箱为上海一恒科学仪器有限公司生产的DHG-9075A型电热鼓风干燥箱；所用高温箱式炉为Nabertherm GmbH 1300℃型高温炉。
本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比2:2:3混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨8h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比4:3:2混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合4h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为40MPa，成型时间为10min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在600℃高温箱式炉中烧结保温6h，并控制升温速率、降温速率为5℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至80℃煮沸7h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入80℃电热鼓风干燥箱中干燥12h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，经测试，该多孔陶瓷材料的孔隙率为80％，比表面积为50m2 g-1。
实施例2：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比5:1:2混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨12h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比2:1:1混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合6h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为60MPa，成型时间为8min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在800℃高温箱式炉中烧结保温4h，并控制升温速率、降温速率为5℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至90℃煮沸4h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入90℃电热鼓风干燥箱中干燥8h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，经测试，该多孔陶瓷材料的孔隙率为60％，比表面积为40m2 g-1。
如图1所示为本实施例所制备的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的XRD图谱。从图中可以看出：莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的结晶性较好，并且主要由莫来石和凹凸棒两种晶相组成，分别对应物相的标准卡片为PDF NO.15-0776和PDF NO.31-0783。
如图2所示为本实施例所制备的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的SEM照片。从图中可以看出：莫来石晶须-凹凸棒多孔陶呈现多孔结构，微米、纳米孔均匀分布，最大微孔直径约为23μm；并且莫来石呈现晶须状编制在一起，凹凸棒均匀弥散分布于莫来石晶须中，仍然保留其棒状晶结构。
实施例3：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比10:3:6混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨36h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比10:4:1混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合8h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为80MPa，成型时间为5min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在900℃高温箱式炉中烧结保温2h，并控制升温速率、降温速率为5℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至100℃煮沸2h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入120℃电热鼓风干燥箱中干燥4h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，经测试，该多孔陶瓷材料的孔隙率为30％，比表面积为20m2 g-1。
实施例4：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比2:1:1混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨9h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比1:1:1混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合2h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为30MPa，成型时间为15min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在500℃高温箱式炉中烧结保温8h，并控制升温速率、降温速率为8℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至60℃煮沸8h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入90℃电热鼓风干燥箱中干燥10h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，经测试，该多孔陶瓷材料的孔隙率为15％，比表面积为10m2 g-1。
实施例5：
一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、纳米碳化硅粉体及Al2(SO4)3·18H2O以摩尔比10:3:6混合均匀，再置于行星球磨机中，以异丙醇为球磨介质，球磨48h，干燥后采用玛瑙研钵研磨待用，得到陶瓷混合粉料；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比2:1:1混合均匀，再置于行星球磨机中，干式球磨混合8h，得到均匀的陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；其中，成型压力为90MPa，成型时间为3min；
4)将陶瓷坯体置于刚玉坩埚中，再在900℃高温箱式炉中烧结保温1h，并控制升温速率、降温速率为3℃/min，得到不同孔径结构及分布且含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷；
5)将含有熔盐的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷浸没于水浴环境中，加热至100℃煮沸1h除去多孔陶瓷中的可溶性熔盐，取出后再放入120℃电热鼓风干燥箱中干燥4h，即得到气孔分布均匀的莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，经测试，该多孔陶瓷材料的孔隙率为90％，比表面积为60m2 g-1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将凹凸棒、碳化硅及硫酸铝以摩尔比(2-20):(1-6):(1-12)混合并球磨，得到陶瓷混合粉料；其中所述的碳化硅为粒径为40-60nm纳米碳化硅粉体；
2)将陶瓷混合粉料与Li2MoO4、Na2MoO4以质量比(1-10):(1-5):(1-5)混合并球磨，得到陶瓷粉料与熔盐的混合粉料；
3)将混合粉料通过冷等静压预压成型，得到陶瓷坯体；
4)将陶瓷坯体在500-900℃下进行低温煅烧1-8h，再经后处理即得到莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所用球磨设备为行星球磨机，球磨介质为异丙醇，球磨时间为8-48h。
3.根据权利要求1所述的一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所用球磨设备为行星球磨机，球磨方法为干式球磨，球磨时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤3)中，冷等静压预压成型过程中，成型压力为30-90MPa，成型时间为3-15min。
5.根据权利要求1所述的一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的低温煅烧过程中，升温速率及降温速率均为3-8℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的后处理过程依次包括沸水浸渍过程以及电热鼓风干燥过程；其中，
所述的沸水浸渍过程中，浸渍温度为60-100℃，浸渍时间为1-8h；
所述的电热鼓风干燥过程中，干燥温度为80-120℃，干燥时间为4-12h。
7.一种高比表面积莫来石晶须-凹凸棒多孔陶瓷，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的方法制备而成。
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