專利名稱：一種納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。
背景技術(shù)：
層狀復(fù)合金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides，簡稱LDHs)，又叫水滑石， 是一種典型的陰離子型層狀材料，其化學(xué)組成式為M+hN3+, (OH) 2] An_x/n · mH20，其中，Μ2+、N3+ 是金屬陽離子，An-是層間陰離子，χ為N3+離子的摩爾分?jǐn)?shù)，m為結(jié)晶水的數(shù)量。LDHs主體 層板的元素種類及組成比例、層間客體的種類及數(shù)量可以根據(jù)需要在較寬范圍內(nèi)調(diào)變，從 而獲得具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料。LDHs組成和結(jié)構(gòu)的可調(diào)變性以及由此所導(dǎo)致的多功能 性，使其成為一類極具研究潛力和應(yīng)用前景的新型材料，廣泛應(yīng)用于催化、吸附、離子交換 和功能材料等領(lǐng)域。制備LDHs的方法主要有共沉淀法、水熱合成法、離子交換法和焙燒還原法等。共 沉淀法是制備LDHs最常用的方法。該方法以構(gòu)成LDHs層板的金屬離子的混合鹽溶液在堿 (通常為氫氧化鈉)的作用下發(fā)生共沉淀，其中在金屬離子混合溶液中或堿溶液中含有所 要合成的層間陰離子基團(tuán)，沉淀物在一定條件下晶化即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。水熱合成法是以 含有構(gòu)成LDHs層板的金屬離子的難溶性氧化物和/或氫氧化物為原料，在高溫高壓下用水 處理得到LDHs。離子交換法是當(dāng)M2+和M3+金屬離子在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，或當(dāng)陰離子An_沒 有可溶性鹽類，即不能使用共沉淀法時采用的方法。該方法先合成出LDHs前驅(qū)體，再將需 要插入的陰離子與LDHs層間陰離子在一定條件下交換從而得到目標(biāo)LDHs產(chǎn)物。焙燒還原 法是將一定層板組成的LDHs在高溫下焙燒一定時間，使樣品轉(zhuǎn)變成相應(yīng)層板金屬的復(fù)合 氧化物L(fēng)D0，再加入到含有某種陰離子的溶液介質(zhì)中，其結(jié)構(gòu)可以恢復(fù)或部分恢復(fù)到具有有 序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的LDHs。但是，以上幾種傳統(tǒng)方法生產(chǎn)1噸LDHs產(chǎn)品需要副產(chǎn)2噸左右鈉鹽，而鈉鹽利用 價值不高，濃縮能耗大，一般均進(jìn)行直接排放，對環(huán)境造成了一定程度的污染。同時原料中 含有過量的強(qiáng)堿，需用幾十倍甚至上百倍的水進(jìn)行洗滌，對水資源造成了嚴(yán)重浪費(fèi)。因此， 環(huán)境友好型LDHs的制備工藝一直是人們追求的目標(biāo)。CN 1994888A中介紹了一種層狀復(fù)合金屬氫氧化物的清潔制備方法，該方法以金 屬氫氧化物、CO2或陰離子為An_的相應(yīng)酸為原料，通過原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)制備LDHs。該方法的主 要優(yōu)點(diǎn)是原料中的各種原子均參加反應(yīng)生成了目標(biāo)產(chǎn)物或水分子，過程中無副產(chǎn)物生成， 產(chǎn)物不經(jīng)過洗滌就可以進(jìn)行干燥得到純凈產(chǎn)品，大大節(jié)約了水資源，保護(hù)了環(huán)境。但是，該 方法中所使用的金屬氫氧化物均是直接商購的化學(xué)藥品，反應(yīng)條件比較苛刻，而且只能制 得顆粒較大(一般大于1微米)的LDHs產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法不清潔或 反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)品顆粒較大的缺點(diǎn)，提供一種清潔而且反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品顆粒較小的層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。本發(fā)明提供了一種納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法，該方法包括將納 米M(OH)2和納米N(OH)3按摩爾比為2-4 1混合，然后在攪拌條件下與酸性水溶液在 50-100°C下反應(yīng)0. 5-10天，以M(OH)2和N(OH) 3的總重量為1重量份，酸性水溶液的用量為
1-1000重量份；所述酸性水溶液中的酸與N(OH)3中N的摩爾比為(n-1) 1至(n+1) Ln 表示每分子酸中氫的個數(shù)，所述納米M(OH)2為納米水鎂石、納米Mg(0H)2、Zn(0H)2、Ca(0H)2、 Cu (OH) 2、Ni (OH)2, Co (OH) 2、Fe (OH) 2、Mn (OH) 2、Cd(OH)2 和 Be(OH)2 中的一種或幾種；納米 N (OH) 3為納米擬薄水鋁石或者納米擬薄水鋁石與納米Ni (OH) 3、Co (OH) 3、Fe (OH) 3、Mn (OH) 3、 Cr (OH) 3、V (OH) 3、Ti (OH) 3、In (OH) 3 和 Ga (OH) 3 中的一種或幾種的混合物。使用本發(fā)明的方法制備層狀復(fù)合金屬氫氧化物，原料中的各種組分均參加反應(yīng)生 成了目標(biāo)產(chǎn)物或水分子，過程中無副產(chǎn)物生成，產(chǎn)物不需要經(jīng)過洗滌就可以進(jìn)行干燥得到 純凈產(chǎn)品，大大節(jié)約了水資源，保護(hù)了環(huán)境。此外，本發(fā)明的方法通過使用納米級的金屬氫 氧化物進(jìn)行反應(yīng)，可以使用更加溫和的反應(yīng)條件，而且制得的產(chǎn)品可以達(dá)到納米級。


圖1為實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的X射線衍射圖；圖2為實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的紅外光譜圖；圖3為實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法包括將納米M(OH)2和納 米N(OH)3按摩爾比為2-4 1混合，然后在攪拌條件下與酸性水溶液在50-100°C下反應(yīng) 0. 5-10天，以M(OH)2和N(OH)3的總重量為1重量份，酸性水溶液的用量為1-1000重量份； 所述酸性水溶液中的酸與N(OH)3中N的摩爾比為(n-1) 1至(n+1) 1，η表示每分子 酸中氫的個數(shù)，所述納米M(OH)2為納米水鎂石、納米Mg(0H)2、Zn(OH)2, Ca(OH)2, Cu(OH)2, Ni (OH)2, Co (OH) 2、Fe (OH) 2、Mn (OH) 2、Cd(OH)2 和 Be (OH) 2 中的一種或幾種；納米 N(OH)3 為 納米擬薄水鋁石或者納米擬薄水鋁石與納米Ni (OH) 3、Co (OH) 3、Fe (OH) 3、Mn (OH) 3、Cr (OH) 3、 V (OH) 3、Ti (OH) 3、In (OH) 3和Ga (OH) 3中的一種或幾種的混合物。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述納米M(OH)2的顆粒直徑可以為1-100納米，優(yōu) 選為20-100納米；所述納米N(OH)3的顆粒直徑可以為1-100納米，優(yōu)選為20-100納米。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，η的值可以為1-7。在滿足所述酸性水溶液中的酸 與N(OH)3中N的摩爾比為(n-1) 1至(n+1) 1 (η表示每分子酸中氫的個數(shù)，例如，對 于硫酸H2SO4和碳酸H2CO3,每分子酸中氫的個數(shù)均為2，即硫酸H2SO4和碳酸H2CO3的η為 2。)的條件下，所述酸性水溶液的用量在很大范圍內(nèi)變化也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，為了避免 浪費(fèi)和便于生產(chǎn)，以M(OH)2和N(OH)3的總重量為1重量份，所述酸性水溶液的用量優(yōu)選為
2-500重量份，更優(yōu)選為2-200重量份，最優(yōu)選為3-80重量份。所述酸可以為任何常用的無機(jī)酸和/或有機(jī)酸，例如，可以為HF、HC1、HBr, HI、 HNO3> HC103、HBrO3> HI03、H3PO4, H2CO3> H2SO3> H2SO4, H2S203、H2WO4, H2CrO4, H3P04、對苯二甲 酸、己二酸、丁二酸、十二烷基磺酸、對羥基苯甲酸、苯甲酸、H6Mo7O24, H6V10O28, H6Pff11CuO39和H7SiW9V3O4tl中的一種或幾種。為了便于操作和降低成本，所述酸優(yōu)選為HCl、HNO3> H2C03、 H2S03、H3PO4、對苯二甲酸、丁二酸、苯甲酸和H6Mo7O24中的一種或幾種。更優(yōu)選情況下，為了 使產(chǎn)物更加純凈，所述酸可以為碳酸，所述酸性水溶液的制備方法包括將CO2氣體和/或干 冰與水混合，由于過量CO2可以大部分以氣體形式逸出，因此，所述CO2氣體和/或干冰的用 量可以在很大范圍內(nèi)變化，只要能保證溶解到水中的CO2的量(即得到的碳酸水溶液)滿 足所述酸性水溶液中的酸與N(OH)3中N的摩爾比為(n-1) 1至(n+1) 1，η表示每分 子酸中氫的個數(shù)即可。例如，可以在整個反應(yīng)過程中持續(xù)通入CO2氣體，干冰的用量優(yōu)選為 N(OH)3中N的2-10倍摩爾。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為70-100°C，反應(yīng)的壓力可 以為0. Ι-lOMPa，優(yōu)選為0. 5-5MPa;反應(yīng)的時間優(yōu)選為1_10天，所述攪拌的速度可以為 50-5000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為80-3000轉(zhuǎn)/分鐘。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中，為了進(jìn)一步地降低成本和使產(chǎn)品的粒徑更小，當(dāng)需 要制備的LDHs產(chǎn)品中含有鎂元素和鋁元素時，在所述M(OH)2中，納米水鎂石的含量可以 為60-100重量％，優(yōu)選為80-100重量％ ；在所述N (OH)3中，納米擬薄水鋁石的含量可以為 60-100重量％，優(yōu)選為80-100重量％。為了降低成本，本發(fā)明的方法優(yōu)選地使用價格便宜且容易得到的原料，優(yōu)選情況 下，所述M (OH) 2為納米水鎂石或者納米水鎂石與納米Zn (OH)2Xa (OH) 2和Ni (OH) 2中的一種 或幾種的混合物；所述納米N(OH) 3為納米擬薄水鋁石或者納米擬薄水鋁石與納米M (OH) 3 和/或Fe(OH)J^g合物。所述納米M(OH)2和納米N(OH)3可以為各種商購的納米級的金屬氫氧化物，例如， 納米氫氧化鎂、納米氫氧化鋅、納米氫氧化鐵、納米擬薄水鋁石，納米水鎂石。為了降低成本以及使制得的層狀復(fù)合金屬氫氧化物的純度更高，本發(fā)明的方法還 可以包括在與酸性水溶液反應(yīng)前對普通水鎂石進(jìn)行處理，以制備納米水鎂石。制備的方法 可以包括將水鎂石與水按重量比1-60 100混合，然后對該混合物進(jìn)行預(yù)粉碎；將預(yù)粉 碎后的產(chǎn)物在溫度為150-400°C、壓力為0. 5-30MPa下攪拌3-240小時。所述水鎂石的主要成分為氫氧化鎂，其含量可以為90-97重量％，優(yōu)選為95-97重 fi% ；其余組分一般為 FeO, Fe2O3、SiO2^Al2O3 和 CaO 等。其中，優(yōu)選情況下，所述水鎂石的粒度可以為100-5000目，更優(yōu)選為500-5000目。 將水鎂石與水混合時的重量比優(yōu)選為2-50 100，更優(yōu)選為5-40 100。所述預(yù)粉碎的方式可以是現(xiàn)有技術(shù)中的各種水磨粉碎方式，例如，可以使用膠體 磨、球磨機(jī)或高分散攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)粉碎。優(yōu)選情況下，為了使粉碎更加均勻，使用膠體磨進(jìn) 行粉碎，所述膠體磨的轉(zhuǎn)速可以為500-10000轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為1000-8000轉(zhuǎn)/分鐘，粉碎 的時間可以為5-120分鐘，優(yōu)選為5-60分鐘。優(yōu)選情況下，所述預(yù)粉碎后的水鎂石的粒度 可以為1000-8000目，更優(yōu)選為5000-8000目。在上述制備納米水鎂石的方法中，所述攪拌的溫度優(yōu)選為250-400°C，攪拌的壓力 優(yōu)選為5-17MPa，攪拌的時間優(yōu)選為16-180小時。所述攪拌的速度可以為100-5000轉(zhuǎn)/分 鐘，優(yōu)選為1000-4000轉(zhuǎn)/分鐘。為了使制備得到的納米水鎂石更加純凈，上述制備納米水鎂石的方法還可以包 括將攪拌后得到的產(chǎn)物過濾，并將固體干燥，所述干燥的溫度可以為50-100°C，優(yōu)選為60-90 "C。下面，將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。(一 )制備納米水鎂石使用的水鎂石(丹東天賜阻燃材料科技有限公司)的主要成分為=Mg(OH)2 96. 47 重量 ％、CaO 0. 45 重量 ％、Fe2O3 0. 48 重量 ％、Al2O3 0. 14 重量 ％、SiO2 2. 26 重量 ％。將5000目的上述水鎂石和去離子水按重量比為20 100的比例混合，用膠體磨 (沈陽航天新光超微粉碎機(jī)械有限公司，JTM51AB型)以3000轉(zhuǎn)/分鐘的速度粉碎30分 鐘，然后將得到的產(chǎn)物全部加入到反應(yīng)釜中。在攪拌條件下將釜內(nèi)升溫至350°C，在17MPa 的壓力下反應(yīng)32小時，將得到的產(chǎn)物過濾后在70°C干燥8小時，即得到納米水鎂石。采用 馬爾文Mastsizer-2000型粒度儀測得其平均顆粒直徑為86納米。( 二)制備 LDHs將步驟(一)制得的納米水鎂石和納米擬薄水鋁石(山西鋁廠，平均顆粒直徑為 34納米)按Mg2+/Al3+摩爾比為2 1的比例混合，取8克混合物置于80克去離子水中，再 加入反應(yīng)釜中。以10ml/min的速度向反應(yīng)釜中持續(xù)通入CO2氣體，在90°C、0. 5MPa的壓力下，以 1000轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌2天。將得到的產(chǎn)物離心，倒去上層液體后，將固體在70°C干燥 8小時，即得到產(chǎn)品，記作Al。采用TG/DTA (熱重/差熱分析)、ICP (電感耦合等離子體發(fā)射光譜)及元素分析 方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成為=Mg4Al2(OH)12CO3 · 4H20，產(chǎn)品純度為 98. 5%。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。(一 )制備納米水鎂石使用的水鎂石(丹東天賜阻燃材料科技有限公司)的主要成分為=Mg(OH)2 96. 47 重量 ％、CaO 0. 45 重量 ％、Fe2O3 0. 48 重量 ％、Al2O3 0. 14 重量 ％、SiO2 2. 26 重量 ％。將500目的上述水鎂石和去離子水按重量比為30 100的比例混合，用膠體磨 (沈陽航天新光超微粉碎機(jī)械有限公司，JTM51AB型)以8000轉(zhuǎn)/分鐘的速度粉碎10分 鐘，然后將得到的產(chǎn)物全部加入到反應(yīng)釜中。在攪拌條件下將釜內(nèi)升溫至300°C，在IOMPa 的壓力下反應(yīng)50小時，將得到的產(chǎn)物過濾后在90°C干燥6小時，即得到納米水鎂石。采用 馬爾文Mastsizer-2000型粒度儀測得其平均顆粒直徑為98納米。(二)制備 LDHs將步驟(一)制得的納米水鎂石、納米擬薄水鋁石(山西鋁廠，平均顆粒直徑為34 納米)和納米211(0!1)2(平均顆粒直徑為90納米)按1%2+/^1372112+摩爾比為3.5 1 0. 5 的比例混合，取5克混合物置于350克去離子水中，再加入到反應(yīng)釜中。向反應(yīng)釜中加入0. 58克對苯二甲酸，在100°C、2MPa的壓力下，以1500轉(zhuǎn)/分鐘 的速度攪拌16小時。將得到的產(chǎn)物離心，倒去上層液體后，將固體在80°C干燥6小時，即得 到產(chǎn)品，記作A2。
采用TG/DTA、ICP及元素分析方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成 為=Mg3ZnAl2(OH) 12(C8H4O4) · 4H20，產(chǎn)品純度為 99. 5%0實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。將納米氫氧化鎂(山東海龍鎂業(yè)科技有限公司，平均顆粒直徑為87納米)、納米 擬薄水鋁石(山西鋁廠，平均顆粒直徑為34納米)和納米Fe (OH)3(平均顆粒直徑為95納 米)按Mg27Al37Fe3+摩爾比為2 0. 9 0. 1的比例混合，取20克混合物置于100克去離 子水中，再加入到反應(yīng)釜中。向反應(yīng)釜中加入0. 58克濃磷酸，在80°C、5MPa的壓力下，以2500轉(zhuǎn)/分鐘的速度 攪拌8天。將得到的產(chǎn)物離心，倒去上層液體后，將固體在70°C干燥8小時，即得到產(chǎn)品，記 作A3。采用TG/DTA、ICP及元素分析方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成 為=Mg2FeaiAla9(OH)12(H2PO4) · 4H20，產(chǎn)品純度為 99. 1%0實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法。將納米氫氧化鎂(山東海龍鎂業(yè)科技有限公司，平均顆粒直徑為87納米)、擬薄水 鋁石(山西鋁廠，平均顆粒直徑為40納米)、納米Ca(OH)2(平均顆粒直徑為90納米)和納 米附(0!1)3(平均顆粒直徑為83納米)按1%2+/^13+/^27慰3+摩爾比為2 0.9 0.5 0.1 的比例混合，取4克混合物置于400克去離子水中，再加入到反應(yīng)釜中。向反應(yīng)釜中加入40克干冰，在70°C、IMPa的壓力下，以3000轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌 回流10天。將得到的產(chǎn)物離心，倒去上層液體后，將固體在70°C干燥8小時，即得到產(chǎn)品， 記作A4。采用TG/DTA、ICP及元素分析方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成 為=Mg2Caa5NiaiAla9(OH)12(CO3) · 4H20，產(chǎn)品純度為 97. 6%。對比例1將1000目的水鎂石(丹東天賜阻燃材料科技有限公司，平均顆粒直徑為10微 米)、擬薄水鋁石(山西鋁廠，平均顆粒直徑為34納米)按Mg2+/Al3+摩爾比為2 1的比 例混合，取8克混合物置于80克去離子水中，再加入到反應(yīng)釜中。以10ml/min的速度向反應(yīng)釜中持續(xù)通入CO2氣體，在150°C、0. 5MPa的壓力下，以 1000轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌2天。將得到的產(chǎn)物離心，倒去上層液體后，將固體在70°C干燥 8小時，即得到產(chǎn)品，記作Cl。采用TG/DTA、ICP及元素分析方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成 為=Mg2Caa5NiaiAla9(OH)12(CO3) · 4H20，產(chǎn)品純度為 94. 2%0對比例2按照與實(shí)施例1同樣的方式制備層狀復(fù)合金屬氫氧化物，不同的是，對水鎂石的 處理方式為將500目的水鎂石和去離子水按重量比為20 100的比例混合，用膠體磨(沈 陽航天新光超微粉碎機(jī)械有限公司，JTM51AB型)以3000轉(zhuǎn)/分鐘的速度粉碎30分鐘， 然后將得到的產(chǎn)物全部加入到反應(yīng)釜中。在攪拌條件下將釜內(nèi)升溫至120°C，在0. 2MPa的 壓力下反應(yīng)10小時，將得到的產(chǎn)物過濾后在70°C干燥8小時，即得到水鎂石。采用馬爾文Mastsizer-2000型粒度儀測得其平均顆粒直徑為10微米。在制備LDHs時，在與實(shí)施例1同樣的反應(yīng)條件下無法制得LDHs產(chǎn)品，只有當(dāng)反應(yīng) 溫度由90°C升高到200°C時，其它反應(yīng)條件不變，才制得產(chǎn)品，記作Cl。采用TG/DTA (熱重/差熱分析)、ICP (電感耦合等離子體發(fā)射光譜)及元素分析 方法對產(chǎn)品進(jìn)行分析和表征，確定其化學(xué)式/組成為=Mg4Al2(OH)12CO3 · 4H20，產(chǎn)品純度為 94. 9%。產(chǎn)品測定(一 )粒度分析采用馬爾文Mastsizer-2000型粒度儀對實(shí)施例1-4和對比例1-2制得的LDHs產(chǎn) 品的粒度進(jìn)行分析。結(jié)果列于表1。(二)XRD 測試采用日本島津公司的XRD-6000型X-射線粉末衍射儀對實(shí)施例1_4制得的LDHs產(chǎn) 品進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)表征。圖1是實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的XRD圖，從圖中可以看出，反映 層狀結(jié)構(gòu)的(003)、(006)和(009)晶面衍射峰分別出現(xiàn)在2 θ = 11. 7°，23. 4°和34. 5° 左右處，各特征衍射峰峰形尖聳，基線低平，無雜質(zhì)峰出現(xiàn)，說明樣品晶相單一且具有完整 的層狀晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2-4制得的LDHs產(chǎn)品的XRD圖情況與實(shí)施例1的基本相似，只是出峰的位 置和峰形略有不同，此處不再列出。(三)紅外測試采用德國Bruker公司Vector22型傅立葉變換紅外光譜儀對實(shí)施例1_4制得的 LDHs產(chǎn)品進(jìn)行定性分析。圖2是實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的紅外光譜圖，1361CHT1處的強(qiáng) 吸收峰可以歸屬為鎂鋁碳酸根LDHs層間陰離子CO:的特征對稱伸縮振動吸收峰。從圖中 還可以看出，無雜質(zhì)峰的出現(xiàn)。實(shí)施例2制得的LDHs產(chǎn)品的紅外光譜圖中，1365CHT1處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，該吸收峰 可以歸屬為LDHs層間陰離子羧酸根的特征對稱伸縮振動吸收峰。實(shí)施例3制得的LDHs產(chǎn)品的紅外光譜圖中，1253、1091和K^OcnT1處出現(xiàn)強(qiáng)吸收 峰，這些強(qiáng)吸收峰可以歸屬為磷酸二氫根陰離子的特征振動吸收峰。實(shí)施例4制得的LDHs產(chǎn)品的紅外光譜圖中，1360CHT1處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，該吸收峰 可以歸屬為LDHs層間陰離子CO:的特征對稱伸縮振動吸收峰。(四)掃描電鏡測試采用德國ZEISS公司Supra55型掃描電子顯微鏡(SEM)觀測樣品的形貌，圖3是 實(shí)施例1制得的LDHs產(chǎn)品的SEM圖，由圖可見，制得的LDHs為六方形片狀結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2-4制得的LDHs產(chǎn)品的SEM圖與實(shí)施例1的基本相似，此處不再列出。表1
8 通過表1中的數(shù)據(jù)可以看出，使用本發(fā)明的方法制備LDHs產(chǎn)品的反應(yīng)溫度更加溫 和，產(chǎn)品粒徑更小，可以達(dá)到納米級，而且粒徑分布更加均勻。
權(quán)利要求
一種納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，該方法包括將納米M(OH)2和納米N(OH)3按摩爾比為2 4∶1混合，然后在攪拌條件下與酸性水溶液在50 100℃下反應(yīng)0.5 10天，以M(OH)2和N(OH)3的總重量為1重量份，酸性水溶液的用量為1 1000重量份；所述酸性水溶液中的酸與N(OH)3中N的摩爾比為(n 1)∶1至(n+1)∶1，n表示每分子酸中氫的個數(shù)，所述納米M(OH)2為納米水鎂石、納米Mg(OH)2、Zn(OH)2、Ca(OH)2、Cu(OH)2、Ni(OH)2、Co(OH)2、Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cd(OH)2和Be(OH)2中的一種或幾種；納米N(OH)3為納米擬薄水鋁石或者納米擬薄水鋁石與納米Ni(OH)3、Co(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)3、Cr(OH)3、V(OH)3、Ti(OH)3、In(OH)3和Ga(OH)3中的一種或幾種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述納米M(OH)2的顆粒直徑為1-100納米，所述 納米N(OH)3的顆粒直徑為1-100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，η= 1-7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，所述酸為HF、HC1、HBr、HI、HN03、HC103、HBr03、 !1103、!1孑04、!120)3、!12503、!12504、!125203、!12104、!12&04、!1丨04、對苯二甲酸、己二酸、丁二酸、十二 烷基磺酸、對羥基苯甲酸、苯甲酸、H6Mo7O24, H6V10O28, H6Pff11CuO39和H7SiW9V3O4tl中的一種或幾 種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述酸為碳酸，所述酸性水溶液的制備方法包括 將CO2氣體和/或干冰與水混合，所述CO2氣體和/或干冰的用量為N(OH)3中N的摩爾數(shù) 為2-10倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述反應(yīng)的壓力為0.Ι-lOMPa，所述攪拌的速度 為50-5000轉(zhuǎn)/分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述納米M(OH)2中，納米水鎂石的含量為 60-100重量％ ；在所述納米N (OH)3中，納米擬薄水鋁石的含量為60-100重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括制備納米水鎂石，制備的方法包 括將水鎂石與水按重量比1-60 100混合，然后對該混合物進(jìn)行預(yù)粉碎；將預(yù)粉碎后的 產(chǎn)物在溫度為150-400°C、壓力為0. 5-30MPa下攪拌3-240小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述預(yù)粉碎在膠體磨中進(jìn)行，膠體磨的轉(zhuǎn)速為 500-10000轉(zhuǎn)/分鐘，粉碎時間為5-120分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該方法還包括將攪拌后得到的產(chǎn)物過濾，并將 固體干燥，所述干燥的溫度為50-100°C。
全文摘要
一種納米層狀復(fù)合金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，該方法包括將納米M(OH)2和納米N(OH)3按摩爾比為2-4∶1混合，然后在攪拌條件下與酸性水溶液在50-100℃下反應(yīng)0.5-10天，以M(OH)2和N(OH)3的總重量為1重量份，酸性水溶液的用量為1-1000重量份；所述酸性水溶液中的酸與N(OH)3中N的摩爾比為(n-1)∶1至(n+1)∶1，n表示每分子酸中氫的個數(shù)。使用本發(fā)明的方法制備層狀復(fù)合金屬氫氧化物，原料中的各種組分均參加反應(yīng)生成了目標(biāo)產(chǎn)物或水分子，過程中無副產(chǎn)物生成，大大節(jié)約了水資源，保護(hù)了環(huán)境。此外，本發(fā)明的方法通過使用納米級的金屬氫氧化物進(jìn)行反應(yīng)，可以使用更加溫和的反應(yīng)條件，而且制得的產(chǎn)品可以達(dá)到納米級。
文檔編號B82B3/00GK101905861SQ20091008497
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者宋家慶, 徐向宇, 李殿卿, 林彥軍, 段雪 申請人:北京化工大學(xué)