一種剝離型水滑石的製備方法

2023-07-29 03:01:31

一種剝離型水滑石的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種剝離型水滑石的製備方法，採用如下步驟：採用市售或自製的水滑石，將水滑石置於馬弗爐中煅燒，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物；利用水滑石的記憶效應，將層狀雙羥基複合金屬氧化物加入到有機酸鹽溶液中，經沉澱分離、洗滌，真空乾燥後，將產品置於微波爐中，利用微波技術加熱，使水滑石剝離，得到剝離的水滑石產品。本發明過程簡單、易於操作、條件寬鬆，得到的產品結構均一。
【專利說明】一種剝離型水滑石的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種剝離型水滑石的製備方法，屬於催化材料製備領域。
【背景技術】
[0002]水滑石類化合物(LDHs)是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學結構通式為:[M2YxM3+X (OH) 2]x+ [ (AnO x/n.mH20]，其中M2+和M3+分別為位於主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如Mg2 +、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價陽離子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三價陽離子均可以形成水滑石；An_為層間陰離子，可以包括無機陰離子，有機陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子；xSM37(M2++M3+)的摩爾比值，大約是4:1到2:1 ;m為層間水分子的個數。其結構類似於水鎂石Mg(OH)2，由八面體共用稜邊而形成主體層板。位於層板上的二價金屬陽離子M2+可以在一定的比例範圍內被離子半價相近的三價金屬陽離子M3+同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結構呈電中性。層間的陰離子可被交換，經過一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質。
[0003]LDHs可廣泛的應用於催化劑、生物納米複合材料、光電材料等領域。其剝離後可應用於製備功能性分子、薄膜等，成為研究熱點之一。
[0004]CN101913569B公開了一種簡單的水滑石剝離方法，該方法利用雙氧水溶液為介質，但該方法只能製備含有不能被雙氧水氧化的金屬的LDHs，使用有一定的局限性。CN101845241A公開了一種剝離型水滑石的製備方法及其應用，該發明中必須加入乙烯丙烯酸無規共聚物，以高分子來分散LDHs，否則該材料無法完全剝離，並且由於高分子材料的引入，剝離後的LDHs無法用於作為催化劑載體。CN101734679A公開了一種微波法快速剝離層狀無機材料的方法，該方法對一般的粘土比較適合但對於水滑石類材料，由於需要經過離子交換插層才能取得較好的效果，水滑石在離子交換的時候，由於對離子有選擇性，其交換能力大小順序為:C032_>S042_>0H_>F_>C1->B(0H)4_>N03_。層間陰離子與層板的結合能力最強的是C032—，層間的CO/—很難參與離子交換。而在製備水滑石時碳酸根很容易進入水滑石層間，因此在製備水滑石需要嚴格的氮氣保護，以防空氣中的二氧化碳進入溶液中參與反應。該過程條件苛刻，費時費力，經濟消耗巨大。在剝離過程中，層間陰離子越簡單，越容易揮發，層板就越容易被剝離，而簡單離子很難取代碳酸離子，因此，CN101734679A公開的方法在離子交換柱撐時往往交換不完全，使得部分水滑石難以被剝離，應用具有一定局限性，限制了水滑石剝離工業化生產和應用。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於針對現有技術的不足，提出一種剝離型水滑石的製備方法，該方法條件簡單、普遍實用於各類水滑石剝離。
[0006]本發明採用的技術方案是採用如下步驟:
[0007]I)採用市售或自製的水滑石，將水滑石置於馬弗爐中，在250°C~400°C溫度下煅燒I~12h，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物(LDO)；
[0008]2)利用水滑石的記憶效應，稱取4g得到的產品加入到在體積為50~IOOmL,濃度為20mmol/L~lmol/L的有機酸鹽溶液中，經過這個過程，LDO還原成有機酸插層的水滑石，沉澱分離、洗滌，真空60V~70°C乾燥；
[0009]3)將上述產品放入微波爐中，100W~700W，加熱I~5min，利用微波技術使水滑石層間的有機物分解成氣體逸出，從而使水滑石剝離，得到剝離的水滑石產品。
[0010]上述的有機酸鹽為:甲酸鈉、乙酸鈉中的一種。
[0011]所述的水滑石可以是市售的商品，也可以根據現有技術製備，其製備技術是總所周知的。水滑石化學結構通式為其中M2+為Mg2+，Ni2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，Fe2+，Cu2+ 等二價金屬陽離子中的任一種；M3+ 為 Al3+，Cr3+，Fe3+，Co3+ 等三價金屬陽離子中的任一種為陰離子，如CO廣，NCV，cr，or, SO廣，PO廣等無機離子中的任一種；x=0.5 ~0.15 ；M2+/M3+=1 ~5。
[0012]本發明的有益效果是:
[0013]1.本發明過程簡單、易於操作、條件寬鬆。
[0014]2.本發明得到的產品結構均一，不會因為過程中離子交換不均勻而導致產品次品率增加。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
[0016]採用市售水滑石，將水滑石置於馬弗爐中，在250°C溫度下煅燒12h，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產品加入到在體積為IOOmL,濃度為20mmol/L的甲酸鈉溶液中，沉澱分離、洗滌，真空60°C乾燥；將得到的產品放入微波爐中，100W，加熱5min，得到剝離的水滑石產品。
[0017]實施例2
[0018]採用自製的鎂鋁水滑石，將水滑石置於馬弗爐中，在400°C溫度下煅燒lh，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產品加入到在體積為50mL，濃度為lmol/L的甲酸鈉溶液中，沉澱分離、洗滌，真空70°C乾燥；將得到的產品放入微波爐中，700W，加熱lmin，得到剝離的水滑石產品。
[0019]實施例3
[0020]採用市售或自製的水滑石，將水滑石置於馬弗爐中，在300°C溫度下煅燒8h，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產品加入到在體積為80mL，濃度為IOOmmoI/L的甲酸鈉溶液中，沉澱分離、洗滌，真空60°C乾燥；將得到的產品放入微波爐中，500W,加熱3min，得到剝離的水滑石產品。
【權利要求】
1.一種剝離型水滑石的製備方法，其特徵在於方法的步驟如下: 1)採用市售或自製的水滑石，將水滑石置於馬弗爐中，在250°C~400°C溫度下煅燒I~12h，製成層狀雙羥基複合金屬氧化物(LDO)； 2)利用水滑石的記憶效應，稱取4g得到的產品加入到在體積為50~IOOmL,濃度為20mmol/L~lmol/L的有機酸鹽溶液中，經過這個過程，LDO還原成有機酸插層的水滑石，沉澱分離、洗滌，真空60V~70°C乾燥； 3)將上述產品放入微波爐中，100W~700W，加熱I~5min，利用微波技術使水滑石層間的有機物分解成氣體逸出，從而使水滑石剝離，得到剝離的水滑石產品。
2.如權利要求1所述的一種剝離型水滑石的製備方法，其特徵在於所用的有機酸鹽為甲酸鈉、乙酸鈉。
【文檔編號】C01F7/02GK103482578SQ201310474035
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】馬建鋒, 李良銀, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學