一種納米尺寸層狀復合氫氧化物及其分步沉淀制備方法

專利名稱：一種納米尺寸層狀復合氫氧化物及其分步沉淀制備方法
一種納米尺寸層狀復合氫氧化物及其分步沉淀制備方法所屬領域本發明涉及無機非金屬功能材料及其制備領域，具體涉及一種納米層狀復合氫氧化物及其制備方法。
背景技術：
層狀復合氫氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH)是一類陰離子型層狀粘土，其化學式為[M2YxM' (OH) 2]x+ (An_x/n).mH20，其中M2+、M3+分別代表二價和三價金屬陽離子，X代表金屬元素的含量的變化，An-代表層間陰離子。LDH具有獨特的二維層狀結構和層間陰離子的可交換性，近年來受到人們的廣泛關注。LDH獨特的性質使其廣泛應用于催化、吸附、離子交換和高分子添加劑(阻燃劑、熱穩定劑等功能助劑)等領域。材料的比表面積對其應用性能具有重要的影響，通常比表面積越大其應用性能越好。LDH通常為片狀結構，比表面積較小，其布朗諾爾-埃米特-泰勒(Brunauer-Emmett-Te11er,簡稱BET)比表面積約為20_80m2/g,極大地限制了它的應用。傳統制備方法，如單滴法、雙滴法、成核/晶化隔離法、均勻沉淀法、水熱法等通常僅能獲得厚度約為20 IOOnm的六邊形或不規則片狀LDH微晶，并且存在嚴重的團聚現象，BET比表面積較小° 文獻 Zhou Jiabin, Yan Siliang, Yu Jiaguo, Shu Zhan, Journal of Hazardousmaterials, 2011，192 (3)，1114-1121采用均勻沉淀法制備得到了 BET比表面積約為64.9m2/g LDH0 文獻 Wang Qiang, Wu Zhihuai, Tay Hui Huang, Chen Luwei, Liu Yan ChangJie, Zhong Ziyi, Luo Jizhong, Borgna Armando, Catalysis Today, 2011, 164(1), 198-203采用共沉淀法制備了 BET比表面積達114m2/g的LDH。文獻Zhao Yun, Li Feng, ZhangRui, Evans, David G., Duan Xue, Chemistry of Materials, 2002, 14, 4286 米用成核 / 晶化隔離法制備了粒徑較小，厚度約為20納米的LDH，BET比表面積約為80m2/g。由于這些方法制備的LDH片的厚度 通常大于20nm，長度大于150nm，其BET比表面積通常小于120m2/g，使其應用性能受到了極大的限制。

發明內容
本發明的目的在于提供一種納米層狀復合氫氧化物及其制備方法，該層狀復合氫氧化物具有尺寸處于納米量級、比表面大的特點，可用于吸附分離、催化、高分子材料等領域。本方法以構成LDH的可溶性鹽和堿為原料，使可溶性鹽分步沉淀，在第二步沉淀反應過程中同時生成LDH，制備出厚度約為5 15nm、長度約為50 150nm、比表面積為140 280m2/g的層狀復合氫氧化物。本發明提供的層狀復合氫氧化物，其化學通式為:M+xM2Vy-0.5x-2zM3+yM4+z (OH) 2 (An_) y/n.mH20， (I)其中0 < X < 0.4,0 < y < 0.7,0 < z < 0.5,0 < y+0.5χ+2ζ ^ I,y>z 不能同時為0,m為層間結晶水分子數,0.4彡111彡1-X為一價金屬離子Li+,M2+為二價金屬離子Mg2+、Zn2+、Ni2+、C02+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Cd2+、Pd2+、Pt2+、Be2+、Cu2+中的任意一種或多種，優選 Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Cu2+中的一種或多種，更優選為Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+中的一種或多種；M3+為三價金屬離子 Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、Ni3+、V3+、Mn3+、Rh3+、Ir3+、Ru3+、La3+、Sc3+、In3+中的任意一種或多種，優選Al3+、Co3+、Fe3+、Cr3+、Ni3+中的一種或多種，更優選為Al3+、Co3+、Fe3+中一種或多種；M4+為四價金屬離子Sn4+、Ti4+、Zr4+中的任意一種；An_為Cl—、Br—、ClO4'N03_、ClO3' CO廣、SO42' SO廣、S2O32' CrO42-等無機陰離子或乙二酸根、丙二酸根、對苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有機陰離子中的任意一種，優選co32-或no3_。該納米層狀復合氫氧化物的厚度約為5 15nm、長度約為50 150nm,比表面積為140 280m2/g，而普通的LDH平均比表面積約80m2/g，比普通LDH的比表面積要大80%以上。可用于吸附分離、催化、高分子材料等領域。本發明提供的大比表面納米LDH的具體制備步驟如下:A:配制一種濃度為0.05 1.5mol/L可溶性金屬鹽的水溶液。所述的可溶性金屬鹽為 LiCl、MgCl2、ZnCl2、NiCl2、CaCl2、FeCl2、BeCl2、CuCl2、AlCl3、CoCl3、FeCl3、CrCl3、GaCl3、NiCl3、VC13、LiN03、Mg (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Ca (NO3) 2、Fe (NO3) 2、Be (NO3) 2、Cu (NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3、Cr (NO3) 3、Ga (NO3) 3、Ni (NO3) 3、V (NO3) 3、Zr (NO3) 4、Li2SO4^MgSO4,ZnS04、NiSO4' FeSO4' CuS04、Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti2 (SO4) 3、Fe2 (SO4) 3、Cr2 (SO4) 3、Ga2 (SO4) 3、Ni2 (SO4) 3、V2 (SO4) 3、Sn (SO4)2, Ti (SO4)2, Zr (SO4) 2 中的一種。較好的為 MgCl2' ZnCl2' NiCl2'CuCl2, A1C13、CoC13、FeCl3、Mg (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Cu (NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3>MgSO4,ZnSO 4,NiSO4,FeSO4,CuSO4,Al2 (SO4) 3>Co2 (SO4) 3 中的一種。更好的為 MgCl2、NiCl2, A1C13、CoC13、FeCl3、Mg (NO3)2, Ni (NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3 中的一種。B:配制摩爾濃度為0.05 5mol/L的堿性溶液，堿性溶液中堿的摩爾量為步驟A中所加金屬離子摩爾量的0.9n 1.1n倍，η為金屬離子的價態。所述的堿為Na0H、K0H和氨水中的一種。將該堿溶液與步驟A配制的鹽溶液混合生成氫氧化物沉淀，將沉淀靜置陳化10 60min,簡稱B衆液。C:根據所要制備的目標LDH，選取與步驟A中的金屬離子共同構成LDH層板所需的金屬的可溶性鹽，加入到B漿液中，使其溶解并混合均勻，得到含兩種及以上且符合構成LDH層板的金屬離子混合液，簡稱C漿液，且使其中一價、二價金屬元素摩爾量之和與三價、四價金屬元素摩爾量之和的比值為0.5 6:1。所述的可溶性金屬鹽為LiCl、MgCl2, ZnCl2, NiCl2, CaCl2, FeCl2, BeCl2, CuCl2,A1C13、CoC13、TiCl3、FeCl3, CrCl3, GaCl3, NiCl3, VCl3, SnCl4, TiCl4, ZrCl4, LiNO3, Mg (NO3)2,Zn (NO3)2, Ni (NO3)2' Ca (NO3)2, Fe (NO3)2, Be(NO3)2' Cu (NO3)2, Al(NO3)3' Co (NO3)3, Ti(NO3)3'Fe (NO3) 3、Cr (NO3) 3、Ga (NO3) 3、Ni (NO3) 3、V (NO3) 3、Sn (NO3) 4、Ti (NO3) 4、Zr (NO3) 4、Li2SO4^MgSO4,ZnS04、NiSO4' FeSO4' CuS04、Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti2 (SO4) 3、Fe2 (SO4) 3、Cr2 (SO4) 3、Ga2 (SO4) 3、Ni2 (SO4) 3、V2 (SO4) 3、Sn (SO4)2, Ti (SO4)2, Zr (SO4) 2 中的一種或多種。較好的為 MgCl2' ZnCl2'NiCl2, CuCl2, A1C13、CoC13、FeCl3、LiN03、Mg (NO3)2' Zn (NO3)2' Ni (NO3)2' Cu (NO3)2, Al (NO3)3'Co (NO3) 3,Fe (NO3) 3, MgSO4, ZnSO4, Ni SO4, Fe SO4, CuSO4, A12 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti (SO4) 2 中的一種或多種。更好的為 MgCl2、NiCl2、AlCl3、CoCl3、FeCl3、Mg(NO3)2、Ni (NO3)2、A1 (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3中的一種或多種。D:配制摩爾濃度為0.05 2.5mol/L的堿性溶液，簡稱D溶液，該堿性溶液是堿與鈉鹽NanAn-的混合溶液，堿性溶液中堿的摩爾量為C漿液中所加金屬離子摩爾量的I 12倍，且An-與C漿液中三價和四價金屬元素摩爾量之和的比值為I 6。所述的堿為Na0H、K0H、氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、六次甲基四胺、尿素中的一種或多種，較好的為NaOH、氨水、六次甲基四胺、尿素中的一種；所述的鈉鹽中An_為Cl_、Br_、C104_、N03_、C103_、CO廣、SO42' SO廣、S2O32' CrO42-等無機陰離子或乙二酸根、丙二酸根、對苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有機陰離子中的任意一種，優選co32-或no3_。E:在氮氣保護、60 110°C和攪拌條件下，將D溶液加入到C漿液中，使C漿液中的金屬鹽沉淀，并與步驟B制備的氫氧化物沉淀反應生成LDH，然后在60 140°C下繼續反應I 24小時，冷卻至室溫，將沉淀物過濾、洗滌、干燥，得到大比表面LDH。其中D溶液的加入速度根據D溶液的pH值確定，當其pH值小于11時，可將D溶液直接一次性加入；當D溶液的pH值大于11時，則D溶液的滴加速度應使C漿液的pH值控制在不大于10，以避免強堿使C漿液中的金屬氫氧化物過快溶解，D溶液在4 16小時內滴加完畢。步驟E中如果制備的是碳酸根型LDH則無需氮氣保護。本發明采用可溶性鹽和堿為原料，通過分步沉淀反應使構成LDH層板的金屬離子分別沉淀，并在第二步沉淀過程中生成LDH。由于第一步沉淀反應制備的氫氧化物活性高，第二步沉淀時LDH能夠快速成核并生長，使LDH片的厚度較薄、長度小于150nm。該方法克服了共沉淀法制備LDH時存在比表面積小的缺點。附圖為實施例1制備的LDH的X射線衍射圖、紅外譜圖和掃描電鏡圖。X射線衍射圖表明所制備 的樣品具有LDH典型的特征衍射峰；紅外譜圖表明LDH層間陰離子為碳酸根；掃描電鏡圖顯示所制備的LDH呈片狀結構，LDH片的厚度約為5 15nm、長度約為50 150nmo本發明的優點:本發明的制備方法簡單、方便，無需高溫高壓，不要求特殊設備，原料來源豐富，成本低廉。本發明通過分步沉淀的方法使構成LDH層板的金屬離子分別沉淀，反應過程中生成的LDH層板厚度約為5 15nm、長度約為50 150nm，其BET比表面積大于140m2/g，可廣泛應用于吸附分離、催化、高分子材料等領域。


:圖1為實施例1制備的層狀復合氫氧化物的X射線衍射圖。圖2為實施例1制備的層狀復合氫氧化物的紅外譜圖。圖3為實施例1制備的層狀復合氫氧化物的掃描電鏡圖。
具體實施方式
:下面以實施例的方式對本發明進行進一步說明，但不構成對本發明保護范圍的限制。實施例1:步驟A:稱取18.75g Al (NO3)3- 9H20加入到100.25g去離子水中，配置成濃度約為
0.5mol/L 溶液。步驟B:稱取6gNa0H加入到75g去離子水中配制成堿溶液，在攪拌條件下將該堿溶液與步驟A制備的Al (NO3) 3溶液混合生成氫氧化鋁沉淀，然后靜置陳化10分鐘。步驟C:稱取1.92g Mg(NO3)2.6H20加入到IOg步驟B制備的氫氧化鋁沉淀漿液中，混合均勻，使Mg (NO3) 2.6H20完全溶解。步驟D:稱取2.4g尿素和0.54g Na2CO3加入到40ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在80°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液直接加入到步驟C制備的混合物中，然后在100°c下繼續攪拌反應24小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，沉淀物經離心洗滌至PH值小于8，將樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mg0.75A10.25 (OH)2 (CO3)ο.125.0.68H20, BET分析表明其比表面積為230m2/g。實施例2:步驟A、B同實施例1。步驟C:稱取2.56g Mg (NO3) 2.6H20加入到IOg步驟B制備的氫氧化鋁沉淀漿液中，混合均勻，使Mg (NO3) 2.6H20完全溶解。步驟D:稱取3.3g尿素和0.54g Na2CO3加入到40ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在90°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液直接加入到步驟C制備的混合物中，然后在100°c下繼續攪拌反應20小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至PH值小于8，將樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mga8Ala2(OH)2(CO3)ai.0.63H20, BET分析表明其比表面積為177m2/g。實施例3:
步驟A、B同實施例1。步驟C:稱取 0.641g Mg(NO3)2.6H20 和 0.727g Ni (NO3) 2.6H20 加入到 IOg 步驟 B 制備的氫氧化鋁沉淀漿液中，混合均勻，使Mg (NO3) 2.6H20和Ni (NO3) 2.6H20完全溶解。步驟D:稱取1.6g尿素和0.2g Na2CO3加入到40ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在95°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液直接加入到步驟C制備的混合物中，然后在100°c下繼續攪拌反應10小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至PH值小于8，將樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mga33Nia33Ala33(OH)2(CO3)ai65.0.63H20, BET分析表明其比表面積為193m2/g°實施例4:步驟A、B、C同實施例1。步驟D:稱取0.6g NaOH和0.54g Na2CO3加入到40ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在90°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液在6小時內逐滴滴加到步驟C制備的混合物中，然后在100°c下繼續反應10小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至PH值小于8，樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mgtl.^la25(OH)2(CO3)ai25.0.6IH2O, BET分析表明其比表面積為180.7m2/g°實施例5:步驟A、B同實施例1。步驟C:稱取0.6895g LiNO3加入到26.7g步驟B制備的氫氧化鋁沉淀漿液中，混合均勻，使LiNO3完全溶解。
步驟D:稱取0.4g NaOH和Ig NaNO3加入到40ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在氮氣氣氛、95°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液在8小時內逐滴滴加到步驟C制備的混合物中，然后在100°C下繼續攪拌反應10小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至pH值小于8，將樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Lia34Ala66(OH)2(NO3)a34.0.55H20, BET分析表明其比表面積為174m2/g。實施例6:步驟A:稱取25.64g Mg(NO3)2.6H20加入到174.36g去離子水中，配置成濃度約為
0.5mol/L 溶液。步驟B:稱取8g NaOH加入到92g去離子水中配制成堿溶液，在攪拌條件下將該堿溶液與步驟A制備的Mg (NO3) 2溶液混合生成氫氧化鎂沉淀，然后靜置陳化20分鐘。步驟C:稱取2.0lg Ti (SO4)2.9H20加入到30g步驟B制備的氫氧化鎂沉淀漿液中，混合均勻，使Ti (SO4) 2.9H20完全溶解。步驟D:稱取3g尿素和1.06g Na2CO3加入到50ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在60°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液直接加入到步驟C制備的混合物中，然后在80°C下繼續攪拌反應24小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至PH值小于8，將樣品在100°C烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mga66Tia34(OH)2(CO3)a34.0.68H20, BET分析表明其比表面積為167m2/g。實施例7:步驟A、B同實施例6。步驟C:稱取 1.488g Zn (NO3)2.6H20 和 1.876g Al (NO3) 3.9Η20 加入到 15g 步驟 B 制備的氫氧化鎂沉淀漿液中，混合均勻，使Zn (NO3) 2.6H20和Al (NO3) 3.9H20完全溶解。步驟D:稱取4.2g尿素和0.4g Na2CO3加入到60ml去離子水中配制成堿溶液。步驟E:在85°C和攪拌下，將步驟D制備的堿溶液直接加入到步驟C制備的混合物中，然后在100°c下繼續攪拌反應12小時，反應結束后將漿液冷卻至室溫，將沉淀物離心洗滌至PH值小于8，將樣品在KKTC烘箱中干燥12小時即得LDH產品。元素分析表明產品的化學組成式為=Mga33Zna33Ala33(OH)2(CO3)ai65.0.66H20, BET 分析表明其比表面積為 196m2/g。
權利要求
1.一種納米尺寸層狀復合氫氧化物，其簡寫為LDH，其化學通式為:MW".5x_2zM3+yM4+z (OH) 2 (An_) y/n.mH20，(I) 其中O≤X≤0.4，0≤y≤0.7，0≤z≤0.5，0≤y+0.5x+2z≤1，y、z不能同時為O,m為層間結晶水分子數,0.4≤m≤I ; M+ 為一價金屬離子 Li+，M2+ 為二價金屬離子 Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Cd2+、Pd2+、Pt2+、Be2+、Cu2+ 中的任意一種或多種，M3+ 為三價金屬離子 Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、Ni3+、V3+、Mn3+、Rh3+、Ir3+、Ru3+、La3+、Sc3+、In3+ 中的任意一種或多種，M4+ 為四價金屬離子 Sn4+、Ti4+、Zr4+ 中的任意一種;An-為 Cl' Br' ClO4' NO3' ClO3' CO32' SO42' SO32' S2O32'CrO42-等無機陰離子或乙二酸根、丙二酸根、對苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有機陰離子中的任意一種； 其特征是納米尺寸層狀復合氫氧化物層板厚度為5 15 nm、長度為5(T150 nm，其比表面積為14(T280 m2/g，比普通LDH的比表面積大80%以上。
2.根據權利要求1所述的納米尺寸層狀復合氫氧化物，其特征是M2+為Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Cu2+中的一種或多種，M3+為 Al3+、Co3+、Fe3+、Cr3+、Ni3+中的一種或多種，An_ 為 C032_ 或NO3'
3.根據權利要求1所述的納米尺寸層狀復合氫氧化物，其特征是M2+為Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+中的一種或兩種，M3+為Al3+、Co3+、Fe3+中一種；An-為⑶廣或NO3'
4.一種制備權利要求1所述的納米尺寸層狀復合氫氧化物的方法，具體制備步驟如下: A:配制一種濃度為0.05^1.5 mol/L可溶性金屬鹽的水溶液； 所述的可溶性金屬鹽為 LiCl、MgCl2, ZnCl2, NiCl2, CaCl2, FeCl2, BeCl2, CuCl2, A1C13、CoCl3、FeCl3、CrCl3, GaCl3, NiCl3, VCl3, LiNO3, Mg (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Ca (NO3) 2、Fe (NO3) 2、Be (NO3) 2、Cu (NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3、Cr (NO3) 3、Ga (NO3) 3、Ni (NO3) 3、V (NO3) 3、Zr (NO3) 4、Li2SO4' MgSO4' ZnS04、NiSO4' FeSO4' CuS04、Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti2 (SO4) 3、Fe2 (SO4) 3、Cr2 (SO4) 3、Ga2 (SO4) 3、Ni2 (SO4) 3、V2 (SO4) 3、Sn (SO4)2, Ti (SO4)2, Zr (SO4) 2 中的一種； B:配制摩爾濃度為0.05飛mol/L的堿性溶液，且堿性溶液中堿的摩爾量為步驟A中所加金屬離子摩爾量的0.9rTl.1n倍，η為金屬離子的價態；將該堿性溶液與步驟A配制的鹽溶液混合生成氫氧化物沉淀，將沉淀靜置陳化1(T60 min,簡稱B漿液；所述的堿為NaOH、KOH和氨水中的一種； C:根據所要制備的目標LDH，選取與步驟A中的金屬離子共同構成LDH層板所需的金屬的可溶性鹽，加入到B漿液中，使其溶解并混合均勻，得到含兩種及以上且符合構成LDH層板的金屬離子混合液，簡稱C漿液，且使其中一價、二價金屬元素摩爾量之和與三價、四價金屬元素摩爾量之和的比值為0.5飛:1 ； 所述的可溶性金屬鹽為 LiCl、MgCl2, ZnCl2, NiCl2, CaCl2, FeCl2, BeCl2, CuCl2, A1C13、CoCl3、TiCl3、FeCl3, CrCl3, GaCl3, NiCl3, VCl3, SnCl4, TiCl4, ZrCl4, LiNO3, Mg (NO3)2,Zn (NO3)2, Ni (NO3)2' Ca (NO3)2, Fe (NO3)2, Be(NO3)2' Cu (NO3)2, Al(NO3)3' Co (NO3)3, Ti(NO3)3'Fe (NO3) 3、Cr (NO3) 3、Ga (NO3) 3、Ni (NO3) 3、V (NO3) 3、Sn (NO3) 4、Ti (NO3) 4、Zr (NO3) 4、Li2SO4^MgSO4,ZnS04、NiSO4' FeSO4' CuS04、Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti2 (SO4) 3、Fe2 (SO4) 3、Cr2 (SO4) 3、Ga2 (SO4) 3、Ni2 (SO4) 3、V2 (SO4) 3、Sn (SO4) 2、Ti (SO4) 2、Zr (SO4)2 中的一種或多種；D:配制摩爾濃度為0.05^2.5 mol/L的堿性溶液，簡稱D溶液，該堿性溶液是堿與鈉鹽NanA1"的混合溶液，堿性溶液中堿的摩爾量為C漿液中所加金屬離子摩爾量的f 12倍，且An-與C漿液中三價和四價金屬元素摩爾量之和的比值為1飛； 所述的堿為NaOH、K0H、氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、六次甲基四胺、尿素中的一種或多種；所述的鈉鹽中 An_ 為 Cl_、fc_、C104_、N03_、C103_、C032_、S042_、S032_、S2032_、Cr042_ 等無機陰離子或乙二酸根、丙二酸根、對苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有機陰離子中的任意一種； E:在氮氣保護、6(TllO°C和攪拌條件下，將D溶液加入到C漿液中，使C漿液中的金屬鹽沉淀，并與步驟B制備的氫氧化物沉淀反應生成LDH，滴加完畢后在6(Tl4(TC下繼續反應Γ24小時，冷卻至室溫，將沉淀物過濾、洗滌、干燥，得到大比表面LDH ； 步驟E中D溶液的加入速度根據D溶液的pH值確定，當其pH值小于11時，可將D溶液直接一次性加入；當D溶液的pH值大于11時，則D溶液的加入速度應使C漿液的pH值控制在不大于10，以避免強堿使C漿液中的金屬氫氧化物過快溶解；一般D溶液在Γ16小時內滴加完畢；如果制備的是碳酸根型LDH則無需氮氣保護。
5.根據權利要求4所述的納米尺寸層狀復合氫氧化物的制備方法，其特征是: 步驟六所述的可溶性金屬鹽為]\%(:12、211(:12、祖(:12、(:11(:12、六1(:13、(:0(:13、？6(:13、]\%(勵3)2、Zn (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Cu (NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3、MgSO4、ZnSO4、NiSO4、FeSO4、CuSO4、Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3 中的一種；步驟 C 所述的可溶性金屬鹽為 MgCl2、ZnCl2, NiCl2, CuCl2, A1C13、CoCl3、FeCl3、LiNO3,Mg (NO3)2, Zn (NO3)2, Ni (NO3)2, Cu (NO3)2, Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3、MgSO4、ZnSO4、NiSO4、FeSO4' CuSO4' Al2 (SO4) 3、Co2 (SO4) 3、Ti (SO4) 2 中的一種或多種； 步驟D所述的堿為NaOH、氨水、六次甲基四胺、尿素中的一種，所述的An_為CO廣或N03_。
6.根據權利要求1所述的納米尺寸層狀復合氫氧化物的制備方法，其特征是:步驟 A 所述的可溶性金屬鹽為 MgCl2、NiCl2, A1C13、CoC13、FeCl3、Mg (NO3) 2、Ni (NO3)2,Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3 中的一種； 步驟(:所述的可溶性金屬鹽為為1%(:12、祖(:1241(:13、(:0(:13、？6(:13、1%(勵3)2、附(NO3) 2、Al (NO3) 3、Co (NO3) 3、Fe (NO3) 3 中的一種或多種。
全文摘要
本發明提供了一種納米尺寸層狀復合氫氧化物及其分步沉淀制備方法，其制備是采用金屬的可溶性鹽和堿為原料，通過分步沉淀反應使構成LDH層板的金屬離子分別沉淀，并在第二步沉淀過程中生成LDH。由于第一步沉淀反應制備的氫氧化物活性高，第二步沉淀時LDH能夠快速成核并生長，使得到的LDH片的厚度較薄,其層板厚度為5~15nm、長度為50~150nm，且BET比表面積為140-280m2/g，遠大于普通LDH的比表面積。該方法克服了共沉淀法制備LDH時存在比表面積小的缺點。本發明所采用的制備方法簡便，無需高溫高壓，不要求特殊設備，原料來源豐富，成本低廉。該層狀復合氫氧化物可廣泛應用于吸附分離、催化、高分子材料等領域。
文檔編號C01F7/00GK103159238SQ20131008976
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者李殿卿, 唐平貴, 馮擁軍, 馮俊婷 申請人:北京化工大學