一種剝離型水滑石的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種剝離型水滑石的制備方法，采用如下步驟：采用市售或自制的水滑石，將水滑石置于馬弗爐中煅燒，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物；利用水滑石的記憶效應(yīng)，將層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物加入到有機(jī)酸鹽溶液中，經(jīng)沉淀分離、洗滌，真空干燥后，將產(chǎn)品置于微波爐中，利用微波技術(shù)加熱，使水滑石剝離，得到剝離的水滑石產(chǎn)品。本發(fā)明過程簡單、易于操作、條件寬松，得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均一。
【專利說明】一種剝離型水滑石的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種剝離型水滑石的制備方法，屬于催化材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[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(xué)結(jié)構(gòu)通式為:[M2YxM3+X (OH) 2]x+ [ (AnO x/n.mH20]，其中M2+和M3+分別為位于主體層板上的二價(jià)和三價(jià)金屬陽離子，如Mg2 +、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價(jià)陽離子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三價(jià)陽離子均可以形成水滑石；An_為層間陰離子，可以包括無機(jī)陰離子，有機(jī)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(gè)數(shù)。其結(jié)構(gòu)類似于水鎂石Mg(OH)2，由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價(jià)金屬陽離子M2+可以在一定的比例范圍內(nèi)被離子半價(jià)相近的三價(jià)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(jié)構(gòu)呈電中性。層間的陰離子可被交換，經(jīng)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(zhì)。
[0003]LDHs可廣泛的應(yīng)用于催化劑、生物納米復(fù)合材料、光電材料等領(lǐng)域。其剝離后可應(yīng)用于制備功能性分子、薄膜等，成為研究熱點(diǎn)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(zhì)，但該方法只能制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制備方法及其應(yīng)用，該發(fā)明中必須加入乙烯丙烯酸無規(guī)共聚物，以高分子來分散LDHs，否則該材料無法完全剝離，并且由于高分子材料的引入，剝離后的LDHs無法用于作為催化劑載體。CN101734679A公開了一種微波法快速剝離層狀無機(jī)材料的方法，該方法對(duì)一般的粘土比較適合但對(duì)于水滑石類材料，由于需要經(jīng)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(shí)候，由于對(duì)離子有選擇性，其交換能力大小順序?yàn)?C032_>S042_>0H_>F_>C1->B(0H)4_>N03_。層間陰離子與層板的結(jié)合能力最強(qiáng)的是C032—，層間的CO/—很難參與離子交換。而在制備水滑石時(shí)碳酸根很容易進(jìn)入水滑石層間，因此在制備水滑石需要嚴(yán)格的氮?dú)獗Ｗo(hù)，以防空氣中的二氧化碳進(jìn)入溶液中參與反應(yīng)。該過程條件苛刻，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)消耗巨大。在剝離過程中，層間陰離子越簡單，越容易揮發(fā)，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(shí)往往交換不完全，使得部分水滑石難以被剝離，應(yīng)用具有一定局限性，限制了水滑石剝離工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種剝離型水滑石的制備方法，該方法條件簡單、普遍實(shí)用于各類水滑石剝離。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用如下步驟:
[0007]I)采用市售或自制的水滑石，將水滑石置于馬弗爐中，在250°C~400°C溫度下煅燒I~12h，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDO)；
[0008]2)利用水滑石的記憶效應(yīng)，稱取4g得到的產(chǎn)品加入到在體積為50~IOOmL,濃度為20mmol/L~lmol/L的有機(jī)酸鹽溶液中，經(jīng)過這個(gè)過程，LDO還原成有機(jī)酸插層的水滑石，沉淀分離、洗滌，真空60V~70°C干燥；
[0009]3)將上述產(chǎn)品放入微波爐中，100W~700W，加熱I~5min，利用微波技術(shù)使水滑石層間的有機(jī)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(chǎn)品。
[0010]上述的有機(jī)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(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備，其制備技術(shù)是總所周知的。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為其中M2+為Mg2+，Ni2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價(jià)金屬陽離子中的任一種；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價(jià)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(jī)離子中的任一種；x=0.5 ~0.15 ；M2+/M3+=1 ~5。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.本發(fā)明過程簡單、易于操作、條件寬松。
[0014]2.本發(fā)明得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均一，不會(huì)因?yàn)檫^程中離子交換不均勻而導(dǎo)致產(chǎn)品次品率增加。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]采用市售水滑石，將水滑石置于馬弗爐中，在250°C溫度下煅燒12h，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產(chǎn)品加入到在體積為IOOmL,濃度為20mmol/L的甲酸鈉溶液中，沉淀分離、洗滌，真空60°C干燥；將得到的產(chǎn)品放入微波爐中，100W，加熱5min，得到剝離的水滑石產(chǎn)品。
[0017]實(shí)施例2
[0018]采用自制的鎂鋁水滑石，將水滑石置于馬弗爐中，在400°C溫度下煅燒lh，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產(chǎn)品加入到在體積為50mL，濃度為lmol/L的甲酸鈉溶液中，沉淀分離、洗滌，真空70°C干燥；將得到的產(chǎn)品放入微波爐中，700W，加熱lmin，得到剝離的水滑石產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例3
[0020]采用市售或自制的水滑石，將水滑石置于馬弗爐中，在300°C溫度下煅燒8h，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDO);稱取4g得到的產(chǎn)品加入到在體積為80mL，濃度為IOOmmoI/L的甲酸鈉溶液中，沉淀分離、洗滌，真空60°C干燥；將得到的產(chǎn)品放入微波爐中，500W,加熱3min，得到剝離的水滑石產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種剝離型水滑石的制備方法，其特征在于方法的步驟如下: 1)采用市售或自制的水滑石，將水滑石置于馬弗爐中，在250°C~400°C溫度下煅燒I~12h，制成層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDO)； 2)利用水滑石的記憶效應(yīng)，稱取4g得到的產(chǎn)品加入到在體積為50~IOOmL,濃度為20mmol/L~lmol/L的有機(jī)酸鹽溶液中，經(jīng)過這個(gè)過程，LDO還原成有機(jī)酸插層的水滑石，沉淀分離、洗滌，真空60V~70°C干燥； 3)將上述產(chǎn)品放入微波爐中，100W~700W，加熱I~5min，利用微波技術(shù)使水滑石層間的有機(jī)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(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種剝離型水滑石的制備方法，其特征在于所用的有機(jī)酸鹽為甲酸鈉、乙酸鈉。
【文檔編號(hào)】C01F7/02GK103482578SQ201310474035
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】馬建鋒, 李良銀, 姚超, 李定龍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)