具体实施方式

本文提供了一种用于制备合成矿物的方法。该方法包括通过一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐与一种或多种二价或三价金属盐之间的沉淀反应来制备合成矿物前体。

已令人惊讶且有利地发现，可在不向沉淀反应混合物中外部添加任何试剂，特别是酸试剂(例如乙酸)或氢氧化物碱试剂的情况下制备合成矿物，所述沉淀反应混合物先前已经用于使沉淀反应化学平衡。还令人惊讶和有利地发现，在某些实施方式中，可以在不产生作为沉淀反应产物的酸或碱的情况下制备合成矿物。这可以例如是缺乏向沉淀反应中添加外部酸或氢氧化物碱试剂的结果。特别地，在某些实施方式中，一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐包含金属偏硅酸盐和/或金属偏锗酸盐，基本上由金属偏硅酸盐和/或金属偏锗酸盐组成或由金属偏硅酸盐和/或金属偏锗酸盐组成，并且该方法还包括在超临界条件下的水热处理。

还令人惊讶和有利地发现，可以使用金属硅酸盐和/或锗酸盐制备合成矿物，所述金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比小于约2。因此，在某些实施方式中，一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐包含金属二硅酸盐和/或二锗酸盐，基本上由金属二硅酸盐和/或二锗酸盐组成或由金属二硅酸盐和/或二锗酸盐组成。例如，一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐可以包含金属二硅酸盐，基本上由金属二硅酸盐组成或由金属二硅酸盐组成。

还令人惊讶和有利地发现，可以使用二硅酸盐和/或二锗酸盐与偏硅酸盐和/或偏锗酸盐的组合制备合成矿物。因此，在某些实施方案中，一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐包含一种或多种二硅酸盐和/或二锗酸盐与一种或多种偏硅酸盐和/或偏锗酸盐的组合，基本上由其组成或由其组成。例如，一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐包含二硅酸盐和偏硅酸盐的组合，基本上由二硅酸盐和偏硅酸盐的组合组成或由二硅酸盐和偏硅酸盐的组合组成。

在某些实施方式中，沉淀反应不包括添加酸或氢氧化物碱试剂以使沉淀反应化学平衡。在某些实施方式中，沉淀反应不包括添加酸或氢氧化物碱，无论是否使沉淀反应平衡。在某些实施方式中，沉淀反应不包括添加任何试剂以使沉淀反应化学平衡。作为另选或额外地，在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比小于约2。作为另选或额外地，在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐包含金属二硅酸盐和金属偏硅酸盐，例如其相对比例足以获得平衡的沉淀反应，而不需要外部添加氢氧化物试剂和/或不产生作为沉淀反应产物的酸或碱。在某些实施方式中，本文所述的方法不形成作为沉淀反应产物的酸或碱。

通过本文所述的方法制备的合成矿物可以是合成硅酸盐、合成锗酸盐或含有硅和/或锗的任何其他合成矿物，包括硅锗酸盐和锗硅酸盐。术语锗硅酸盐是指其中少于50％的硅被锗取代的硅酸盐。术语硅锗酸盐是指其中少于50％的锗被硅取代的锗酸盐。

术语锗酸盐是指包含锗酸根基团(含有锗的阴离子基团)的材料。术语硅酸盐是指包含硅酸根基团(含有硅的阴离子基团)的材料。硅酸盐例如可以是页硅酸盐。硅酸盐和/或锗酸盐可以例如具有三方晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系、六方晶系、四方晶系或立方晶系的晶体结构。例如，硅酸盐可以是硅锌矿。锗可以例如部分地或完全地替代硅酸盐矿物和锗酸盐矿物中的硅，因此，硅锗酸盐和锗硅酸盐矿物可以具有对应于传统硅酸盐晶体结构的晶体结构。

术语页硅酸盐是指包含硅酸根基团(含有硅的阴离子基团)并且具有包含至少一个四面体层和至少一个八面体层的晶体结构的材料。层数可以从几个单位变化到几千个单位。页硅酸盐可以例如是2:1页硅酸盐，其中两个四面体层位于八面体层的任一侧上。

合成页硅酸盐或合成页硅酸盐前体可以例如选自合成滑石、合成叶蜡石、合成云母、合成绿土(例如膨润土、蒙脱石、绿脱石、贝得石、皂石)、合成高岭石、合成蛇纹石、合成绿泥石及其一种或多种的混合物。在某些实施方式中，合成页硅酸盐或合成页硅酸盐前体是合成滑石(式Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂的羟基化镁硅酸盐)。本发明可能倾向于就合成滑石进行讨论。然而，本发明不应被解释为限于此。

合成硅酸盐和/或合成锗酸盐(例如合成页硅酸盐)可以例如是非溶胀的。这是指这样的材料，其(001)衍射线不受通过与乙二醇或二醇接触而处理的影响，即其对应于(001)x射线衍射线的原子间距在与乙二醇或二醇接触后不增加。2:1页硅酸盐是非溶胀的(绿土除外)，包括例如滑石和云母如白云母。

金属硅酸盐和/或锗酸盐包括硅酸盐和/或锗酸盐。金属硅酸盐是包含金属阳离子和包括硅的阴离子的化合物，例如含氧阴离子如原硅酸盐(SiO₄ ^4-)、[SiO_2+n]^2n-、{[SiO₃]^2-}_n或{[SiO_2.5 ^-]}_n。金属锗酸盐是包含金属阳离子和包括锗的阴离子的化合物，例如含氧阴离子如原锗酸盐(GeO₄ ^4-)。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属硅酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属锗酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属硅酸盐和金属锗酸盐的混合物。本发明可能倾向于就金属硅酸盐、特别是金属二硅酸盐和/或金属偏硅酸盐进行讨论。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属偏硅酸盐和金属二硅酸盐的混合物。然而，本发明不应被解释为限于此。

金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比可以例如小于约2。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比可以例如等于或小于约1.5，或等于或小于约1。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比可以例如大于0，例如等于或大于约0.5。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐中金属原子与硅和/或锗原子的摩尔比可为约1(例如，其中金属硅酸盐和/或锗酸盐为二硅酸钠，Na₂Si₂O₅)。

金属硅酸盐和/或锗酸盐例如可以是金属单硅酸盐和/或单锗酸盐或金属二硅酸盐和/或二锗酸盐。金属单硅酸盐包括例如偏硅酸钠(Na₂SiO₃)、偏硅酸钠五水合物(Na₂SiO₃·5H₂O或Na₂SiO₂(OH)₂·4H₂O)、偏硅酸钠六水合物(Na₂SiO₃·6H₂O)、偏硅酸钠八水合物(Na₂SiO₃·8H₂O)或偏硅酸钠九水合物(Na₂SiO₃·9H₂O或Na₂SiO₂(OH)₂·8H₂O)。金属二硅酸盐包括例如二硅酸钠(Na₂Si₂O₆·xH₂O，例如其中x接近或等于约1)。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐不是金属单硅酸盐和/或不是金属单锗酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐不是金属偏硅酸盐或不是偏硅酸钠。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐不是金属偏锗酸盐。

在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属二硅酸盐和/或二锗酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属二硅酸盐，例如二硅酸钠和/或二硅酸钾。金属硅酸盐和/或锗酸盐可以是或可以不是水合的。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐可以是五水合物、六水合物、八水合物或九水合物。

金属硅酸盐和/或锗酸盐可以是例如单价金属硅酸盐和/或锗酸盐，如硅酸钠和/或锗酸钠或硅酸钾和/或锗酸钾。金属硅酸盐和/或锗酸盐可以是例如偏硅酸钾(K₂SiO₃)，水合物或非水合物均可。硅酸钠和/或硅酸钾可以例如在水溶液中。

在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是金属偏硅酸盐和/或金属二硅酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是偏硅酸钠和/或二硅酸钠。

用于沉淀反应的二价或三价金属盐可以例如包含任何二价或三价金属。例如，二价或三价金属盐可包括铍、镁、钙、锶、钡、镭、铝、镓、铟、铊、钴、锌、铜、锰、铁、镍、铬或其一种或多种的组合。本发明可以倾向于以二价金属盐、特别是镁盐或锌盐来描述。然而，本发明不应被解释为限于此。

二价或三价金属盐可以例如不是硅酸盐和/或可以不是锗酸盐。二价或三价金属盐可以例如是羧酸盐(例如乙酸盐)、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、硫化物盐、亚硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸氢盐、卤化物盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、氢氧化物盐、硫代硫酸盐、高氯酸盐或其组合。在某些实施方式中，二价或三价金属盐可以是羧酸盐(例如乙酸盐)或硫酸盐。在某些实施方式中，二价或三价金属盐是乙酸镁或硫酸镁。

在某些实施方式中，二价或三价金属盐可以是水合物。

在某些实施方案中，金属硅酸盐和/或锗酸盐是二硅酸盐如二硅酸钠，二价或三价金属盐是乙酸盐或硫酸盐例如乙酸镁或硫酸镁。

沉淀反应可以例如使用一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐和一种或多种二价或三价金属盐。沉淀反应可以例如使用一种或多种金属硅酸盐和一种或多种二价或三价金属盐。沉淀反应可以例如使用一种金属硅酸盐和/或锗酸盐和/或一种二价或三价金属盐。在某些实施方式中，沉淀反应使用偏硅酸盐和二硅酸盐的混合物。

沉淀反应通过使一种或多种金属硅酸盐和/或锗酸盐与一种或多种二价或三价金属盐接触而进行。金属硅酸盐和/或锗酸盐以及二价或三价金属盐可以是适于进行沉淀反应的任何形式。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐以及二价或三价金属盐可以各自独立地为液体形式。例如，金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐可以各自独立地在溶液中，并且可以将溶液混合在一起以初始化沉淀反应。金属硅酸盐和/或锗酸盐以及二价或三价金属盐的溶液中的溶剂可以例如是水、醇或其一种或多种的混合物。醇包括例如直链或支链醇，例如包含少于10个或少于7个碳原子的直链或支链醇，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙二醇和乙二醇。在某些实施方式中，溶剂是水(换句话说，金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐可以各自独立地在水溶液中)。

反应介质和每种起始组合物可以是至少部分水合的(该反应介质的水热处理随后更一般地称为溶剂热处理)。液体介质可以例如选自水、醇及其混合物。例如，醇可以选自包含少于10个碳原子、例如少于7个碳原子的直链或支链醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、丙二醇和乙二醇。例如，起始组合物的液体介质和反应介质的液体介质可以例如仅用水制备，或作为另选用水和至少一种醇的混合物制备。

沉淀反应可以例如在室温和室压和/或大气温度和压力下或附近进行。例如，在约15℃至约30℃或约15℃至约25℃的温度下。例如，在约0.05至约0.5MPa，例如约0.09至约0.2MPa，例如约0.1MPa的压力下。作为另选，沉淀反应可以在更高的温度和/或压力下进行以使盐能够更快速地溶解在水中，例如在约50℃至约70℃的温度下进行。作为另选，沉淀反应后可立即进行在本文所述的热处理工艺，且因此沉淀反应在适于本文所述的热处理工艺的温度和压力下进行。金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐可以例如通过手动搅拌、磁力搅拌和/或超声来混合。

每种溶液的浓度可以例如各自独立地为约10^-3mol/L至约10mol/L，例如约10^{- 2}mol/L至约5mol/L，例如约10^-1mol/L至约4mol/L，例如0.5mol/L至约3mol/L。

金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐可以例如以化学计量比例组合以获得所需的合成矿物(金属硅酸盐和/或锗酸盐与二价或三价金属盐的比例对应于所需合成矿物中这些元素的比例)。

在前述方法中，将酸试剂如乙酸加入沉淀反应中以使反应化学平衡，而不出现任何作为沉淀反应产物的碱。然而，令人惊讶地发现，可以在不添加试剂、特别是酸试剂或氢氧化物碱试剂而使沉淀反应化学平衡的情况下制备合成矿物。因此，在某些实施方式中，既不将酸也不将氢氧化物碱试剂以适于使反应平衡的量或条件下加入到沉淀反应中。在某些实施方式中，酸或氢氧化物碱试剂都不加入到沉淀试剂中。在某些实施方式中，不以适于使反应平衡的量或在适于使反应平衡的条件下向沉淀反应中添加另外的试剂。这意味着在沉淀反应之前或期间，不向金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐中加入酸或氢氧化物碱试剂。在某些实施方式中，在沉淀反应之后，不将酸或氢氧化物碱试剂加入到金属硅酸盐和/或锗酸盐和二价或三价金属盐中。在本文中，另外的试剂不包括沉淀反应所需的金属硅酸盐和/或锗酸盐以及二价或三价金属盐。其也不包括添加本文所讨论的式R-COOM'的金属羧酸盐，其可在热处理期间添加以促进合成矿物的合成和/或提供颗粒之间具有较少聚集和改进粒度的前体。在本文中，酸和碱是指酸和碱的-Lowry定义，其中酸是可失去质子的物质，而碱是可接受质子的物质。氢氧化物碱试剂是指当在用于沉淀反应的反应介质中时形成氢氧化物的任何试剂。例如，醇钠溶解在水中得到醇和氢氧化钠，因此可用作氢氧化物碱来使沉淀反应化学平衡。

在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐包括金属二硅酸盐和/或二锗酸盐。在某些实施方式中，金属硅酸盐和/或锗酸盐包括金属二硅酸盐/二锗酸盐和金属偏硅酸盐/偏锗酸盐。金属二硅酸盐/二锗酸盐和金属偏硅酸盐/偏锗酸盐可以在没有外部添加酸或氢氧化物碱试剂的情况下组合使用，例如在没有外部添加任何另外的试剂的情况下。当使用金属二硅酸盐和/或二锗酸盐与金属偏硅酸盐和/或偏锗酸盐的组合时，二硅酸盐和/或二锗酸盐与偏硅酸盐和/或偏锗酸盐可以以获得所需合成矿物产物所需的化学计量比例使用，而例如不加入作为沉淀反应试剂的酸或氢氧化物碱和/或不产生作为沉淀反应产物的酸或氢氧化物碱。沉淀反应可以例如如下：

Na₂Si₂O₅+2Na₂SiO₃+3Mg(CH₃COO)₂+n'H2O->Mg₃Si₄O₁₁·n'H₂O+6

(CH₃COO)Na

在某些实施方式中，沉淀包括添加一种或多种式R-COOM'的金属羧酸盐，或沉淀在一种或多种式R-COOM'的金属羧酸盐的存在下进行，其中R选自氢(-H)和包含少于5个碳原子的烷基，并且M'是单价金属。这可以在热处理工艺中促进合成矿物的生产。作为另选或额外地，本文所述的热处理在一种或多种如本文所述的式R-COOM'的金属羧酸盐的存在下进行。除了用于沉淀反应的金属源(二价或三价金属盐)之外，还使用一种或多种式R-COOM'的金属羧酸盐，其在某些实施方式中可以是羧酸盐。式R-COOM'的金属羧酸盐不提供合成矿物的金属源。

在某些实施方式中，R是甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。在某些实施方式中，R是甲基或乙基。在某些实施方式中，R是甲基(R-COO是乙酸根)。

在某些实施方式中，M'是单价金属，例如钠、钾或其一种或多种的组合。在某些实施方式中，M'是钠或钾。在某些实施方式中，M'是与金属硅酸盐和/或锗酸盐中相同的金属。

在某些实施方式中，金属羧酸盐是乙酸钠或乙酸钾。

金属羧酸盐可以例如以能够在缩短的水热处理持续时间后获得合成矿物的浓度使用。金属羧酸盐可以例如以约0.1mol/L至约10mol/L、例如约0.2mol/L至约8mol/L、例如约0.5mol/L至约6mol/L、例如约1mol/L至约5mol/L、例如约1mol/L至约4mol/L的浓度使用。

金属羧酸盐与硅和/或锗的摩尔比可以例如为约0.05至约25，例如约0.05至约20，例如约0.1至约15，例如约0.1至约10。

沉淀反应形成合成矿物前体。合成矿物前体包含硅和/或锗。前体可以例如是悬浮液如白色悬浮液，或者可以例如是水凝胶，例如式(Si_x’Ge_1-x’)₄M₃O₁₁·n'H₂O，其中M是金属，x'是0至1的值(包括0和1)，并且n'是与凝胶缔合的水分子的数目。

例如，可以例如在离心(例如3000至15000rpm，5至60分钟)并除去上清液，任选地用脱矿质水洗涤，然后干燥(例如在烘箱中，例如在60℃干燥2天)，冷冻干燥、雾化或微波照射之后回收合成矿物前体。因此，考虑到随后可能的热处理，合成矿物前体可以以粉末的形式储存。

然后处理合成矿物前体以制备合成矿物颗粒。处理可以例如包括热处理，例如水热处理工艺。例如，可以对沉淀反应的沉淀介质进行热处理，例如水热处理工艺，以制备合成矿物。当使用金属硅酸盐和/或锗酸盐和/或二价或三价金属盐的溶液进行沉淀反应时，溶剂(例如水)可以是进行热处理工艺的沉淀反应介质。

本文所述的方法，例如热处理工艺，可以分批或以连续过程进行。本文所述的方法，例如合成矿物前体的热处理，可以例如如US 2017/0066655、US 2014/0205528或US2013/0343980中所述进行，其内容通过引用并入本文。

适用于本文所述方法的连续反应器包括例如恒定体积连续反应器，例如活塞反应器或活塞流型反应器，或可由一系列搅拌反应器模型化的反应器。例如，可以是其中反应介质的流动在层流、湍流或中间状态下进行的管式反应器的情况。此外，关于各种组合物的引入和接触放置和/或在本文所述的方法中接触放置的液体介质，可以使用任何并流或逆流反应器。也可用T或Y注射器进行注射。连续反应器具有至少一个适于将反应物连续引入反应区的入口和至少一个用于连续除去合成矿物产物的出口。热处理可以例如在高压釜中进行，例如由镍基合金如(由美国Kokomo的Haynes International销售)形成的高压釜，或者在水热处理不超过250℃的情况下由钛制成的高压釜，或任选地由具有内部聚四氟乙烯(PTFE)衬里的钢制成的高压釜。这种高压釜可以具有任何容量，例如约200ml至约50升的容量。热处理可以例如以机械搅拌进行。因此，高压釜可以例如配备有内部金属螺杆。

可以使用作为压力和反应时间的函数的适合于形成合成矿物的任何温度。热处理工艺可以例如在等于或大于约100℃的温度下进行。例如，热处理工艺可以在等于或大于约120℃、或等于或大于约140℃、或等于或大于约150℃、或等于或大于约160℃、或等于或大于约170℃、或等于或大于约180℃、或等于或大于约190℃、或等于或大于约200℃、或等于或大于约200℃、或等于或大于约210℃、或等于或大于约220℃、或等于或大于约230℃、或等于或大于约240℃、或等于或大于约250℃、或等于或大于约260℃、或等于或大于约270℃、或等于或大于约280℃、或等于或大于约290℃、或等于或大于约300℃的温度下进行。热处理工艺可以例如在至多约600℃、或至多约590℃、或至多约580℃、或至多约570℃、或至多约560℃、或至多约550℃、或至多约540℃、或至多约530℃、或至多约520℃、或至多约510℃或至多约500℃的温度下进行。在某些实施方式中，热处理工艺的温度为约150℃至约600℃、或约200℃至约400℃、或约200℃至约350℃、或约350℃至约450℃、或约250℃至约350℃。

可以使用作为温度和反应时间的函数的适合于形成合成矿物的任何压力。热处理工艺可以例如在等于或大于约5巴(0.5MPa)的压力下进行。例如，热处理工艺可以在等于或大于约10巴(1MPa)、或等于或大于约20巴(2MPa)、或等于或大于约30巴(3MPa)、或等于或大于约40巴(4MPa)、或等于或大于约50巴(5MPa)的压力下进行。热处理工艺可以例如在至多约300巴(30MPa)、或至多约250巴(25MPa)、或至多约200巴(20MPa)、或至多约150巴(15MPa)的压力下进行。热处理可以例如在自生压力下进行，也就是说在至少等于水的饱和蒸气压的压力(蒸气相与液相平衡时的压力)下进行。因此，在热处理期间在高压釜中达到的自生压力尤其取决于进行所述热处理的温度、高压釜的体积和存在的水量。同样可以在大于水的饱和蒸气压或大于进行热处理的容器中的自生压力的压力下进行水热处理。为此，例如可以将相对于热反应为化学中性的气体注入其中进行水热处理的高压釜或容器中。这种气体选自由惰性气体(稀有气体)特别是氩气、氮气(N₂)、二氧化碳和空气(压缩空气)形成的组。例如，可以向高压釜中加入一定量的水(优选蒸馏水)，其至少足以在高压釜内产生达到处理温度的饱和蒸气压。

热处理可以例如用液化的并且具有2至20、特别是5至15的液体/固体比的合成矿物前体进行(液体的量以cm³表示并且固体的量以克表示，并且仅表示干燥的合成矿物前体的量，也就是说不考虑任选的金属羧酸盐。任选地，如果需要，可以向所述液化的合成矿物前体中加入适当量的水以达到该比例。

热处理工艺可以例如在亚临界或超临界条件下进行。热处理工艺可以例如在反应介质或发生反应的液体介质的超临界条件下进行。例如，热处理工艺可以在水的超临界条件下进行。例如，在基本上或仅有水性反应介质的存在下，超临界条件是温度和压力高于水的临界点(22.1MPa和374℃)。因此，热处理工艺可以例如在高于约375℃的温度和高于约22.3MPa的压力下进行。特别地，当金属硅酸盐和/或锗酸盐包括或者是偏硅酸盐和/或偏锗酸盐如偏硅酸钠和/或偏锗酸钠时，热处理工艺可在超临界条件下进行。

热处理工艺可以例如进行约5秒至约30天的时间。例如，热处理工艺可以进行约1分钟至约25天、或约5分钟至约20天、或约10分钟至约15天、或约1小时至约24小时、或约2小时至约12小时、或约4小时至约8小时的时间。例如，热处理工艺可以进行约5秒至约1分钟、或约10秒至约30秒的时间。当使用连续工艺和/或当使用超临界条件时，热处理工艺可以例如进行小于约60秒的时间。

在合成矿物前体的热处理结束时，可以获得含有矿物颗粒的胶体溶液形式(例如具有至少一个非溶胀相)的组合物。这些在溶液中的合成矿物颗粒可以处于这样的状态，其使得颗粒相对于彼此良好地分离(individualized)，具有非常少的或没有合成矿物颗粒的聚集体。在热处理结束时，可以回收包含悬浮在金属羧酸盐水溶液中的合成矿物颗粒的胶体组合物。然后可以在任选的用水洗涤步骤之后对所述胶体组合物进行干燥步骤，以至少部分地除去所述金属羧酸盐。这种洗涤步骤可以包括所述胶体组合物的至少一个洗涤/离心的循环。

通过本文所述的方法获得的合成硅酸盐(例如合成页硅酸盐)可以例如在X射线衍射中具有间距为9.40埃至9.90埃的平面(001)的至少一个衍射线特征。这种衍射线的存在是非常类似于天然滑石的产品的特征。此外，合成硅酸盐在X射线衍射中可能不具有间距为12.00埃至18.00埃的平面的衍射线特征，这通常表明具有其中发现了层间阳离子和可能的水分子的层间空间的溶胀相的残余存在。此外，合成硅酸盐在X射线衍射中可具有间距为4.60埃至4.80埃的平面(002)的至少一个衍射线特征。

合成矿物在X射线衍射中具有间距为约2.75埃至约2.95埃的平面(113)。作为另选或额外地，合成矿物可在X射线衍射中具有处于约6.9埃至约7.1埃之间的平面(110)和/或间距为约4.0埃至约4.2埃的平面(300)和/或处于约3.4埃至约3.6埃之间的平面(220)和/或处于约2.55埃至约2.75埃之间的平面(410)和/或处于约2.2埃至约2.4埃之间的平面(223)和/或处于约1.75埃至约1.95埃之间的平面(333)。

合成硅酸盐在X射线衍射中可具有以下特征衍射峰：

间距为9.50埃至10.25埃的平面(001)；

间距为4.50埃至4.61埃的平面(020)；

间距为3.10埃至3.20埃的平面(003)；

间距为1.50埃至1.55埃的平面(060)。

合成页硅酸盐在X射线衍射中可具有以下特征衍射线：

间距为9.40埃至9.90埃的平面(001)；

间距为4.60埃至4.80埃的平面(002)；

间距为3.10埃至3.20埃的平面(003)；

间距为1.51埃至1.53埃的平面(060)；

平面(002)的衍射线特征的强度大于对应于间距为4.40埃至4.60埃的平面(020)的信号强度，并且平面(001)的衍射线特征的强度与平面(003)的衍射线特征的强度之间的比率为0.20至5，例如约0.20至4，或约0.20至约3，或约0.20至约2，或约0.20至约1.5。

特别地，在长时间的热处理和/或在足够高的温度下进行热处理和/或在无水热处理之后进行热处理的情况下，这样的组合物在X射线衍射中具有间距为4.60埃至4.80埃的平面(002)的衍射线特征，其强度比间距为4.40埃至4.60埃的代表平面(020)的衍射线的强度大得多，使得代表平面(020)的衍射线可以被平面(002)的衍射线特征掩蔽。

此外，合成硅酸盐的近红外光谱可具有天然滑石的振动带的线特征。有利地并且根据本发明，本发明的组合物在近红外具有代表滑石的Mg₃－OH键的振动的在7185cm^-1处的振动带。此外，合成硅酸盐的近红外光谱可具有位于5000cm^-1至5500cm^-1之间的振动带，其为合成滑石组合物的特征，并显示在薄片边缘处存在与滑石键合的水分子。因此，合成滑石在近红外中可具有位于5000cm^-1至5500cm^-1之间、特别是5200cm^-1至5280cm^-1之间的振动带，这对应于在薄片边缘处结合的水的存在。具有高强度的这种振动带的存在能够使合成滑石区别于天然滑石，合成滑石和天然滑石的其它红外振动带是类似的。

合成矿物可例如具有约10nm至约900nm、例如约10nm至约600nm的粒径。

在形成合成矿物的处理之后，可以通过任何粉末干燥技术干燥合成矿物产物，例如通过冷冻干燥或通过烘箱(例如在微波辐射下在约60℃至约130℃的温度下进行1至48小时)，或通过雾化。

还可以使热处理后获得的包含合成矿物颗粒的组合物在空气中在大于约350℃且低于合成矿物颗粒的降解温度的温度下经受无水热处理。有利地并且根据本发明，使在热处理之后获得的包含合成矿物颗粒的组合物在约350℃至约850℃、特别是约400℃至约750℃、特别是约450℃至约600℃的温度下经受时长为约30分钟至约24小时的无水热处理。在所述水热处理之后，可以对所述包含合成矿物颗粒的组合物进行无水热处理。这样的热处理或“退火”允许获得的颗粒的结晶度额外增大。

实施例

实施例1：使用二硅酸钠(Si/Na＝1)合成滑石

在磁力搅拌和超声下，在第一烧杯(A)中将22.2g(0.1mol)二硅酸钠水合物溶解在150mL蒸馏水中。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将32.17g(0.15mol)乙酸镁四水合物溶解在50mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理24小时或6小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(红外(IR)、X射线衍射(XRD)、核磁共振(NMR)、场发射枪扫描电子显微镜(FEG-SEM))。结果示于图1至4中，并表明反应产物是合成滑石。图1涉及通过24小时处理制得的合成滑石，图2至4涉及通过6小时处理制得的合成滑石。

实施例2：使用二硅酸钠(Si/Na＝1)与作为促进剂的乙酸钠合成滑石。

在磁力搅拌和超声下，在第一烧杯(A)中将22.2g(0.1mol)二硅酸钠水合物溶解在150mL蒸馏水中。加入60g无水乙酸钠。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将32.17g(0.15mol)乙酸镁四水合物溶解在50mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理6小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(IR、XRD、NMR、FEG-SEM)。结果表明产物是合成滑石。

实施例3：使用二硅酸钠(Si/Na＝1)与作为促进剂的乙酸钾合成滑石。

在磁力搅拌和超声下，在第一烧杯(A)中将22.2g(0.1mol)二硅酸钠水合物溶解在150mL蒸馏水中。加入60g无水乙酸钾。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将32.17g(0.15mol)乙酸镁四水合物溶解在50mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理3小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(IR、XRD、NMR、FEG-SEM)。结果表明产物是合成滑石。

实施例4：使用硅酸钠水溶液(Na₂O·xSiO₂，其中x＝3.4)合成滑石；水溶液：干物质36％

在第一烧杯(A)中，在磁力搅拌和超声下，将21.7g(0.1mol)硅酸钠水溶液与100mL蒸馏水混合。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将16.08g(0.075mol)乙酸镁四水合物溶解在50mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理24小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(IR、XRD、NMR、FEG-SEM)。结果表明产物是合成滑石。

实施例5：使用二硅酸钠(Si/Na＝1)与硫酸镁合成滑石。

在磁力搅拌和超声下，在第一烧杯(A)中将22.2g(0.1mol)二硅酸钠水合物溶解在150mL蒸馏水中。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将36.93g(0.15mol)七水硫酸镁溶解在50mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理96小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(IR、XRD、NMR、FEG-SEM)。结果表明产物是合成滑石。

实施例6：使用二硅酸钠(Si/Na＝1)合成硅锌矿

在磁力搅拌和超声下，在第一烧杯(A)中将11.10g(0.05mol)二硅酸钠水合物溶解在100mL蒸馏水中。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将43.90g(0.2mol)乙酸锌二水合物溶解在200mL蒸馏水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理24小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。得到白色糊状物，将其在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行X射线衍射分析。结果如图5所示，表明反应产物是合成的硅锌矿。

实施例7：超临界条件下使用偏硅酸钠合成滑石

首先通过将1.6084g(0.0075mol)乙酸镁四水合物(Mg(CH₃COO)₂·4H₂O)加入到250mL蒸馏水中来制备乙酸镁溶液。单独地，通过将2.12g(0.01mol)偏硅酸钠五水合物(Na₂OSiO₂.5H₂O)加入到250mL蒸馏水中来制备偏硅酸钠溶液。

蠕动泵分别通过具有1/4英寸(6.35mm)的外径和2.13mm的内径的铬镍铁(inconel)合金管输送两种溶液，且各自的流速为4mL/min，即总流速为8mL/min，其中两种溶液的混合在反应管入口前几厘米连续进行。室中的温度为400℃，并且反应管中的压力(经压力调节器)维持在约25MPa，使得在室中的反应管中循环的反应介质处于高于水的临界点(374℃，221巴)的条件下。

由在反应管入口上游的第三管部分中进行的两种溶液的混合和沉淀得到的前体凝胶由此在反应室中于400℃经历水热处理，这使得可以将该前体凝胶转化成合成滑石的悬浮液。在反应管中在入口和出口之间的停留时间为20秒。

冷却后，从反应器出口获得的悬浮液是合成滑石颗粒在盐水含水介质(乙酸钠)中的胶体悬浮液。它具有乳状白色组合物的外观，其在几十分钟内沉降。使用陶瓷烧结物通过过滤悬浮液来分离滑石颗粒。在分离之后，一方面回收滑石组合物，另一方面回收特别是包含乙酸钠的上清液溶液，后者随后能够进行回收和任选地再循环。

分离后回收的滑石组合物最后在80℃的烘箱中干燥12小时。

产物通过XRD分析。结果表明产物是合成滑石。

实施例8：使用二硅酸钠和偏硅酸钠的组合合成滑石

在第一烧杯(A)中，在磁力搅拌和超声下，将22.2g(0.1mol)二硅酸钠水合物和42.42g(0.2mol)偏硅酸钠五水合物溶解在200mL蒸馏水中。在第二烧杯(B)中，在磁力搅拌和超声下，将64.34g(0.3mol)乙酸镁四水合物溶解在100mL去离子水中。在手动搅拌下将烧杯(B)的内容物快速加入到烧杯(A)的内容物中以获得白色悬浮液。将获得的水性悬浮液在水热反应器中于300℃在自生压力(85巴)下处理18小时。在水热处理结束时，得到白色凝胶，将其用蒸馏水洗涤数次。获得白色糊状物，其可在烘箱中于120℃干燥数小时。将得到的固体在玛瑙研钵中粉碎，得到白色粉末，对其进行分析(IR、XRD、NMR、FEG-SEM)。结果表明产物是合成滑石。

以上概括地描述了本发明的某些实施方式，但不限于此。对于本领域技术人员来说显而易见的变化和修改都在所附权利要求所限定的本发明的范围内。