【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机纳米片层材料制备，尤其涉及一种高径厚比的玄武岩纳米片及其制备方法。
技术介绍
1、绝缘材料的不断进步和发展始于20世纪初，激发了新型电气设备的创造。随着全球现代化进程的推进，现代电气工业正快速发展向高频、高压、大功率方向，对电气设备的需求稳步增长。显然，电气设备和器件的性能在很大程度上取决于其绝缘材料的性能，进而推动绝缘材料领域的迅速膨胀。最初的绝缘材料主要来源于天然物质，如棉花、丝绸、橡胶和沥青。这些材料直接从植物、矿物或其他无机物中提取，其电性能较差。由于其低电阻率和击穿强度的限制，它们制约了绝缘能力和电气设备功率水平的提升，以及在专业电气仪器中使用介电材料的能力。随着电力系统和电气设备的发展，绝缘材料取得了许多有价值的发现和改进。迄今为止，硅酸盐矿物以其独特的物理性质、丰富、廉价且环保的优点在现代电绝缘领域得到广泛应用。随着对绝缘材料要求的不断提高，越来越多的纳米级绝缘材料，尤其是硅酸盐纳米片(如蒙脱土纳米片、云母纳米片、蛭石纳米片、累托石纳米片)，被生产出来。这些硅酸盐纳米片被视为纳米级填料，添加到聚合物基体中，以制造具有更好的电学、热学和机械性能的复合材料。目前，这些添加硅酸盐纳米片的复合材料已广泛应用于对绝缘性能要求较高的器件中，并取得了显著效果。
2、然而，一些研究发现，限制上述复合材料绝缘性能进一步提高的因素与纳米片的形状和尺寸有关。通常情况下，具有大长宽比的硅酸盐纳米片被认为是理想的绝缘材料，但上述硅酸盐纳米片的长宽比不够高(几乎低于500)，不能满足高级绝缘材料的实际要求。因此，
3、玄武岩鳞片(bs)作为最丰富的硅酸盐矿物之一，由于其独特的化学成分和结构，具备优异的热稳定性、化学稳定性以及吸声性能，特别在机械和电气绝缘性能方面表现出色。然而，尽管bs具有卓越的物理和化学性能，但迄今尚未在电绝缘领域得到应用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高径厚比的玄武岩纳米片及其制备方法，以填补目前的行业技术空白，成功的大规模制备出了具有高径厚比的玄武岩纳米片，丰富了玄武岩纳米片的制备体系，为玄武岩纳米材料的制备奠定了基础。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，包括，
4、s1，将玄武岩鳞片用酸进行表面刻蚀反应后，对初步表面刻蚀的玄武岩鳞片进行锂离子插层后，得到插层的玄武岩鳞片，再将插层的玄武岩鳞片通过空化作用得到玄武岩纳米片a和玄武岩鳞片废弃物；
5、s2，将玄武岩鳞片废弃物按比例置于过氧化氢与有机酸的混合液体系中，超声处理后，得到玄武岩纳米片b；
6、s3，将玄武岩纳米片a和玄武岩纳米片b混合后进行梯度离心，通过不同的离心力将不同尺寸的玄武岩纳米片进行筛分，得到具有高径厚比的玄武岩纳米片。
7、优选的，所述s1的具体过程为：
8、将玄武岩鳞片置于酸性溶液中，在设定温度下搅拌进行表面刻蚀反应，待反应结束后进行抽滤洗涤至中性，得到初步表面刻蚀的玄武岩鳞片；将经初步表面刻蚀的玄武岩鳞片置于氯化钠溶液中，在设定温度下进行搅拌反应，待反应结束后对其进行抽滤洗涤，再将反应后的玄武岩鳞片置于锂离子溶液中，在设定温度下进行搅拌反应，待反应结束后烘干干燥，得到插层的玄武岩鳞片；将插层的玄武岩鳞片分散在无水乙醇中，再将其置于细胞粉碎机中，在设定功率和时间下进行反应，将反应后的混合液静置，取出上层浑浊液体，经干燥后得到玄武岩纳米片a，下层沉淀物为玄武岩鳞片废弃物。
9、优选的，所述s1的酸性溶液的浓度为1mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与酸性溶液的用量比为1g：100ml～200ml，所述酸性溶液包括醋酸溶液或盐酸溶液；所述表面刻蚀反应的反应时间为4～12h，反应温度为25℃～80℃，
10、优选的，所述氯化钠为饱和氯化钠溶液，玄武岩鳞片与氯化钠溶液的用量比为1g：200ml，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃。
11、优选的，所述锂离子溶液的浓度为0.5mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与锂离子溶液的用量比为1g：50ml～200ml，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃，所述锂离子溶液采用氯化锂溶液或丁基锂溶液；
12、优选的，所述插层的玄武岩鳞片与无水乙醇的质量比为1g：200ml～400ml，所述细胞粉碎机的功率为600w～1000w，反应时间为20min～60min。
13、优选的，所述s2的过氧化氢的质量分数为10wt％～30wt％，有机酸的添加量为0.5g～2g，所述有机酸采用马来酸或草酸；机械搅拌的转速为500rpm～2500rpm，超声功率为500w～1000w，反应时间为20min～60min。
14、优选的，所述s3的具体过程为：
15、将玄武岩纳米片a和玄武岩纳米片b进行混合，得到玄武岩纳米片c，然后将其在500rpm的转速下进行离心，然后收集上清液a和沉淀a；下层沉淀a分散在无水乙醇中进行超声分散，然后将分散液在1000rpm的转速下进行离心，然后收集上清液b和沉淀b；下层沉淀b分散在无水乙醇中进行超声分散，然后将分散液在2000rpm的转速下进行离心，然后收集上清液c和沉淀c；下层沉淀c分散在无水乙醇中进行超声分散，然后将分散液在3000rpm的转速下进行离心，然后收集上清液d和沉淀d，下层沉淀d分散在无水乙醇中进行超声分散，通过不同的离心力将不同尺寸的玄武岩纳米片进行筛分后，得到具有高径厚比的玄武岩纳米片。
16、一种高径厚比的玄武岩纳米片，由上述的制备方法制得。
17、优选的，所述高径厚比的玄武岩纳米片的厚度为1.172nm～266.83nm，横向长度为0.278μm～4.625μm，径厚比为21.5～1310.3。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
19、本专利技术提供一种可大规模制备高径厚比的玄武岩纳米片的方法，以填补目前的行业技术空白，本专利技术利用玄武岩鳞片作为原料，通过酸进行初步表面刻蚀，清除其表面部分金属氧化物和杂质，使其表面形成孔洞，便于后续改性。进而利用原子半径较小的锂离子对玄武岩鳞片进行插层，由于离子反渗透作用，经过锂离子插层的玄武岩鳞片内部发生膨胀，形成层状结构。再通过细胞粉碎机产生的空化作用使其表面的片层结构最终脱落形成玄武岩纳米片。其中未被剥离的玄武岩鳞片通常被当成废弃物，但是此专利技术中玄武岩废弃物被置于过氧化氢与有机酸混合液体系中，过氧化氢可通过与水分子置换或形成二聚体进入玄武岩鳞片层间域，并以水分子为介质与层间域中的水化阳离子发生芬顿反应，原位分解产生氧气。并且过氧化氢可在有机酸的催化作用下加快分解速率，产生更多氧气。这些气体在机械搅拌结合超声作用下会在玄武岩鳞片层间发生剧烈的空化作用，使玄武岩鳞片再次剥离，形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述S1的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述S1的酸性溶液的浓度为1moL/L～3moL/L，玄武岩鳞片与酸性溶液的用量比为1g：100mL～200mL，所述酸性溶液包括醋酸溶液或盐酸溶液；所述表面刻蚀反应的反应时间为4～12h，反应温度为25℃～80℃。
4.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述氯化钠为饱和氯化钠溶液，玄武岩鳞片与氯化钠溶液的用量比为1g：200mL，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃。
5.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述锂离子溶液的浓度为0.5mol/L～3mol/L，玄武岩鳞片与锂离子溶液的用量比为1g：50mL～200mL，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃，所述锂离子溶液采用氯化锂溶液或丁基锂溶液。
<...【技术特征摘要】
1.一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述s1的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述s1的酸性溶液的浓度为1mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与酸性溶液的用量比为1g：100ml～200ml，所述酸性溶液包括醋酸溶液或盐酸溶液；所述表面刻蚀反应的反应时间为4～12h，反应温度为25℃～80℃。
4.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述氯化钠为饱和氯化钠溶液，玄武岩鳞片与氯化钠溶液的用量比为1g：200ml，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃。
5.根据权利要求2所述的一种高径厚比的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述锂离子溶液的浓度为0.5mol/l～3mol/l，玄武岩鳞片与锂离子溶液的用量比为1g：50ml～200ml，其反应时间为4～8h，反应温度为60℃～120℃，所述锂离子溶液采用氯化锂溶液或丁基锂溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员：张美云，戢德贤，宋顺喜，孙浩，张慧，聂景怡，谭焦君，杨斌，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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