專利名稱：一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化合物的制備方法，尤其涉及一種硫銻酸根插層水滑石及其制備的方法。
背景技術(shù)：
水滑石類化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和類水滑石 (Hydrotalcite-LikeCompounds),又稱層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydr0XideS，LDHS)。LDHS是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物其化學(xué)結(jié)構(gòu)通 式為[M2YxM3+, (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和三價金 屬陽離子；An_為層間陰離子。由于LDHs獨特的結(jié)構(gòu)組成，LDHs具有獨特的酸堿雙功能性、 層間離子的可交換性、熱穩(wěn)定性和記憶效應(yīng)。LDHs層板的金屬陽離子組成和層間陰離子高 度可調(diào)，因而在催化劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、吸附劑、抗菌材料、紫外阻隔材料等領(lǐng)域具有廣 泛的應(yīng)用。我國是世界上發(fā)現(xiàn)、利用銻礦較早的國家之一。其中湖南錫礦山是世界上最大的 銻礦之一，產(chǎn)量一直居世界前列。目前在地殼上已發(fā)現(xiàn)的含銻礦物達120多種，但具有工業(yè) 利用價值的銻礦物僅有10種，即輝銻礦、方銻礦、銻華、銻赭石、黃銻華、硫氧銻礦、自然銻、 硫汞銻礦、脆硫銻鉛礦、黝銅礦。其中輝銻礦(Sb2S3)的儲量最大，開發(fā)利用最多。從輝銻礦 制備的銻類化合物在阻燃劑和熱穩(wěn)定劑領(lǐng)域中具有重要的地位，銻類阻燃劑具有抑煙性能 強的優(yōu)點，而銻類熱穩(wěn)定劑具有價格低廉、無毒或低毒、熱穩(wěn)定性能好等優(yōu)點。將銻類離子 如硫銻酸根離子插層進入水滑石的層間，可以通過協(xié)同作用充分發(fā)揮和增強兩者優(yōu)異的阻 燃性能和熱穩(wěn)定性能，并充分利用了我國富存的輝銻礦，為綜合利用輝銻礦和開發(fā)新型阻 燃劑和熱穩(wěn)定劑提供了新的途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法。它包括如下步驟1)將50克輝銻礦粉碎至150 μ m以下，加入到200 IOOOmL質(zhì)量濃度為5% 20%的Na2S或K2S溶液中，攪拌反應(yīng)0. 5 4h ；2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至pH值為8 10。將50 250克普通水滑石在 400 600度煅燒2 12h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，60 90度條件 下隔絕空氣或通入保護性氣體攪拌反應(yīng)0. 5 6h ；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸 根插層水滑石。所述的普通水滑石為商業(yè)或自制的常見陰離子插層的水滑石，如碳酸根型、硝酸 根型、硫酸根型、氯離子型水滑石等中的一種或幾種；所述的保護性氣體為氮氣、氬氣等不 參與反應(yīng)的氣體等。
本發(fā)明提出的硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其原料來源廣泛，工藝流程和 原理簡單，設(shè)備投資少，運行成本低廉。得到的硫銻酸根插層水滑石綜合了水滑石及銻類化 合物優(yōu)異的阻燃性能和熱穩(wěn)定性能，在阻燃劑、熱穩(wěn)定劑領(lǐng)域具有極佳的應(yīng)用前景，為綜合 利用我國富藏的含銻礦物及開發(fā)新型的阻燃劑和熱穩(wěn)定劑提供了新的途徑。
圖1是硫銻酸根插層水滑石的XRD圖譜；圖中，LDH為商業(yè)水滑石，LDO為LDH的 煅燒產(chǎn)物，SbS3-LDH為硫銻酸根插層水滑石；圖2硫銻酸根插層水滑石的SEM圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出了一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其原料來源廣泛，制備工 藝流程簡單，生產(chǎn)成本低廉。
具體實施方式
包括以下步驟制備的第一步是將輝銻礦充分粉碎，加入到一定濃度的Na2S或K2S溶液中。輝銻 礦的主要成分為Sb2S3，其將于Na2S或K2S反應(yīng)生成硫銻酸根(SbS33_)離子，具體反應(yīng)方程 式如下Sb2S3+3Na2S — 2Na3SbS3Sb2S3+3K2S — 2K3SbS3制備的第二步是將硫銻酸根離子插層進入水滑石內(nèi)部。水滑石具有“記憶效應(yīng)”， 即水滑石的低溫(400 600度)煅燒產(chǎn)物所得的雙金屬氧化物在加入離子溶液后，可以恢 復(fù)到起始水滑石的層狀結(jié)構(gòu)。將第一步的產(chǎn)物濾去殘渣后，將濾液稀釋到水滑石的合成PH 值8 10，將雙金屬氧化物加入到濾液中，雙金屬氧化物將由于“記憶效應(yīng)”而恢復(fù)到水滑 石的層狀結(jié)構(gòu)，形成層間陰離子為硫銻酸根的雙金屬氫氧化物。在合成過程中，需隔絕空氣 或不斷通入保護性氣體如氮氣、氬氣等以防止二氧化碳溶于溶液中而優(yōu)先形成碳酸根型水 滑石。反應(yīng)的方程式為(以Mg-Al雙金屬氧化物為例)3Mg6Al209+2SbS 廣+XH2O — [Mg6Al2 (OH) 16] 3 (SbS33O 2yH20下圖所示為硫銻酸根插層Mg-Al水滑石的XRD圖譜和SEM圖。圖1中LDH為商業(yè) 的Mg-Al-CO3水滑石，其特征峰003、006和009非常明顯；經(jīng)過煅燒后，產(chǎn)物LDO的XRD圖譜 中，水滑石的特征峰已經(jīng)被破壞；通過LDO的“記憶效應(yīng)”，將硫銻酸根插層進入水滑石后， 所得產(chǎn)物的XRD圖譜表現(xiàn)為片狀特征，水滑石的特征衍射峰003、006和009重新出現(xiàn)，且與 Mg-Al-CO3水滑石相比，003和006的衍射峰向低角度移動，表明硫銻酸根離子的長度大于 碳酸根離子。從產(chǎn)物的SEM圖像中可以看出，硫銻酸根插層水滑石保留了水滑石的圓片狀 結(jié)構(gòu)，其半徑約500nm，厚度約10 20nm。下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1 1)將50克輝銻礦粉碎至150 μ m以下，加入到200mL質(zhì)量濃度為20%的Na2S溶 液中，攪拌反應(yīng)0. 5h ；2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至PH值為8。將50克Mg-Al-CO3商業(yè)水滑石在400 度煅燒12h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，60度條件下通入氮氣攪拌反應(yīng)6h ；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸根插層水滑石。實施例2 1)將50克輝銻礦粉碎至150 μ m以下，加入到IOOOmL質(zhì)量濃度為5%的K2S溶液 中，攪拌反應(yīng)4h ；2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至pH值為10。將250克Mg-Fe-NO3自制水滑石在 600度煅燒2h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，90度條件下隔絕空氣攪拌反 應(yīng)0. 5h ；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸根插層水滑石。實施例3 1)將50克輝銻礦粉碎至150 μ m以下，加入到500mL質(zhì)量濃度為10 %的Na2S溶 液中，攪拌反應(yīng)2h ；2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至PH值為9。將150克Mg-Al-Cl商業(yè)水滑石在500 度煅燒6h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，75度條件下通入氮氣攪拌反應(yīng) 3h ；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸根插層水滑石。實施例4 1)將50克輝銻礦粉碎至150 μ m以下，加入到750mL質(zhì)量濃度為15%的K2S溶液 中，攪拌反應(yīng)1.5h;2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至pH值為9. 5。將200克Ni-Al-SO4自制水滑石在 450度煅燒8h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，85度條件下通入氬氣攪拌反 應(yīng)2h ；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸根插層水滑石。
權(quán)利要求
一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將50克輝銻礦粉碎至150μm以下，加入到200～1000mL質(zhì)量濃度為5％～20％的Na2S或K2S溶液中，攪拌反應(yīng)0.5～4h；2)產(chǎn)物濾去殘渣后，濾液稀釋至pH值為8～10。將50～250克普通水滑石在400～600度煅燒2～12h后得到的煅燒產(chǎn)物雙金屬氧化物加入到濾液中，60～90度條件下隔絕空氣或通入保護性氣體攪拌反應(yīng)0.5～6h；產(chǎn)物經(jīng)過濾、清洗、烘干后即得到硫銻酸根插層水滑石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其特征在于所述的 普通水滑石為商業(yè)或自制的常見陰離子插層的水滑石，如碳酸根型、硝酸根型、硫酸根型、 氯離子型水滑石等中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其特征在于所述的 保護性氣體為氮氣、氬氣等不參與反應(yīng)的氣體等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫銻酸根插層水滑石及其制備方法。水滑石類化合物由于具有特殊的結(jié)構(gòu)組成，在催化劑、吸附劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑等領(lǐng)域具有重要的用途。通過簡單的幾個步驟首先將輝銻礦溶解形成硫銻酸根；隨后利用水滑石類化合物的“記憶效應(yīng)”，將硫銻酸根插層進入水滑石層間，形成硫銻酸根插層水滑石。得到的硫銻酸根插層水滑石綜合了水滑石及銻類化合物優(yōu)異的阻燃性能和熱穩(wěn)定性能，在阻燃劑、熱穩(wěn)定劑領(lǐng)域具有極佳的應(yīng)用前景。本發(fā)明提出的硫銻酸根插層水滑石及其制備方法，其原料來源廣泛，工藝流程和原理簡單，設(shè)備投資少，運行成本低廉，為綜合利用我國富藏的含銻礦物及開發(fā)新型的阻燃劑和熱穩(wěn)定劑提供了新的途徑。
文檔編號C09K21/02GK101914384SQ20101023553
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者葉瑛, 夏枚生, 孫杰, 張奧博, 李海晏, 李秀悌, 譚盛恒, 陳雪剛 申請人:浙江大學(xué)