一種磁性水滑石的制備方法
【專利摘要】本發明屬于材料技術領域，涉及一種磁性水滑石的制備方法。本發明采用水熱法雙原位一步合成磁性水滑石，該制備方法具有生產過程簡單，能耗和生產成本低等優點，且本發明合成的磁性水滑石結晶度高、產品純凈、比飽和磁化強度高，所得到的磁性水滑石有望用于難降解廢水處理、電磁波吸收、磁性共振成像等領域，商業化前景可觀。
【專利說明】
-種磁性水滑石的制備方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于材料技術領域，設及一種磁性水滑石的制備方法。
【背景技術】
[0002] 水滑石（layered double hy化oxide,LDHs)是一種陰離子型無機黏±材料，具有 層板金屬元素可調控性W及層間陰離子可交換性，利用其層間陰離子的可交換性，可W將 有機物分子插入層間。改變溫度、晶化時間等反應條件，可W調控水滑石顆粒大小，使其在 制備常規和納米有機-無機復合材料、生物傳感器等方面均具有獨特優勢。
[0003] 近年來，固體堿和堿催化反應日益受到人們的重視。除了典型的低比表面積的堿 金屬和堿±金屬外，眾多研究者把目光投向了高比表面積復合金屬氧化物，如沸石、海泡石 和水滑石及類水滑石化合物。由于運類化合物有比較寬的堿強度分布，因此可W依賴反應 所需的堿強度來選擇合適的催化劑催化所希望的反應。水滑石及類水滑石化合物的研究十 分活躍，但對于液相催化體系，反應界面小，納米催化劑難W分離和回收;對氣固催化體系， 實際應用上要考慮催化劑的成型后造成床層阻力大和催化活性降低，選擇性亦受到影響； 若不成型，則回收極為困難。因此，制備和研究磁性水滑石催化劑具有十分重要的意義。
[0004] 現有工藝多采用兩步法制備磁性類水滑石，即先合成磁性基質，再合成磁性類水 滑石，工藝復雜。專利200510011996.7-種均勻大粒徑磁性水滑石及其制備方法，先采用共 沉淀方法制備納米級磁性核，將改磁性核與相應的鹽溶液混合，再利用尿素法合成磁性水 滑石;專利201410316575.4-種滑石-磁性金屬納米復合材料及其制備方法，首先將滑石分 離提純，然后與制備的金屬有機物按一定比例混合，利用滑石層間的疏水性將金屬有機物 插層進入滑石層間，高溫熱分解后在滑石層間原位得到金屬氧化物微粒，將金屬氧化物還 原即得到滑石-磁性金屬納米復合材料。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是解決現有磁性水滑石制備工藝復雜、成本高等問題，提供一種簡 單工藝制備磁性水滑石。
[0006] 本發明是通過W下技術方案實現的：
[0007] -種磁性水滑石的制備方法，包括W下步驟：
[000引 （1)用M(N03)2 · 6也0、Fe(N03)3 · 9也0及化0H水溶液配制溶液A，其中，Μ為Fe、Mg、 Zn、Ni、Co、Mn或化中的二價金屬元素的一種；
[0009] (2)用Me(N〇3)2 · 6也0、A1(N03)3 · 9也0及化0H水溶液配制溶液B，其中，Me為化、Mg、 Zn、Ni、Co、Mn或化中的二價金屬元素的一種；
[0010] (3)將溶液A和溶液B按和Me2+摩爾比為（1/100~1/20): 1混合加入水熱反應蓋 中，再放入烘箱中，120~180°C反應5~20h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0011] 本發明所述的一種磁性水滑石的制備方法，步驟（1)所述與Fe3+的摩爾比為1: 2。
[001 ^ 本發明所述的一種磁性水滑石的制備方法，步驟（1)所述化OH與MV的摩爾比為 (1.5~3):1。
[OOU]本發明所述的一種磁性水滑石的制備方法，步驟(2)所述Me2+與A13+的摩爾比為(2 ~3):1。
[0014] 本發明所述的一種磁性水滑石的制備方法，步驟(2)所述化0H與的摩爾比為 (1.5~3):1。
[0015] 本發明的有益效果在于：
[0016] 本發明的磁性水滑石的制備方法具有生產過程簡單，能耗和生產成本低等優點， 所得到的磁性水滑石有望用于難降解廢水處理、電磁波吸收、磁性共振成像等領域，商業化 前景可觀。與現有技術相比，本發明采用水熱法雙原位一步合成磁性水滑石，工藝簡單，過 程容易控制，成本低，可大規模工業生產；同時，本發明合成的磁性水滑石結晶度高，產品純 凈，飽和磁化強度高。
【附圖說明】
[0017]圖巧本發明實施例2樣品的沈Μ圖片(放大倍數20000倍）；
[0018]圖2為本發明實施例2樣品的沈Μ圖片(放大倍數40000倍）；
[0019]圖3為本發明實施例1、2、3樣品和水熱法制備的MgAl-L畑、CoFe2〇4的X畑圖譜；
[0020] 圖4為本發明實施例1~6樣品的磁滯回線，其中，（a)實施例1，（b)實施例2，（ C)實 施例3，（d)實施例4,（e)實施例5，（f)實施例6。
【具體實施方式】
[0021] 為更好理解本發明，下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述，W下實施例 僅是對本發明進行說明而非對其加 W限定。
[0022] 實施例1:
[0023] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h與化摩爾比 為l:2，Na0H與N03-摩爾比為2:1;
[0024] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh與A13+摩爾比 為2:1，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[0025] (3)將溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩爾比為1/70混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中160°C反應12h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0026] 實施例2:
[0027] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h與化摩爾比 為l:2，Na0H與N03-摩爾比為2:1;
[002引 （2)用Mg(N03)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh與A13+摩爾比 為2:1，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[0029] (3)將溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩爾比為1/50混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中160°C反應12h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0030] 實施例3:
[0031] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h與化摩爾比 為l:2，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[0032] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化OH水溶液配制溶液B，Mgh與A13+摩爾比 為2:1，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[0033] (3)將溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩爾比為1/30混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中180°C反應12h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0034] 實施例4:
[0035] (1)用Mg(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，Mgh與化摩爾比 為l:2，Na0H與N03-摩爾比為3:1;
[0036] (2)用Zn(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化與A13+摩爾比 為2.5:1，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[0037] (3)將溶液A和溶液B按Mgh和Zn2+摩爾比為1/50混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中120°C反應1 Oh，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[003引實施例5:
[0039] (1)用Mn(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，Mn2+與化摩爾比 為1:2, NaOH與N03-摩爾比為2.5:1;
[0040] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh與A13+摩爾比 為3:1，NaOH與N03-摩爾比為2.5:1;
[0041 ] (3)將溶液A和溶液B按Mn2+和Mgh摩爾比為1/50混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中140°C反應14h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0042] 實施例6:
[0043] (1)用化（N03)2 · 6出0、Fe(N〇3)3 · 9出0及NaOH水溶液配制溶液A，化與Fe3+摩爾比 為1:2, NaOH與N03-摩爾比為2.5:1;
[0044] (2)用Zn(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化與A13+摩爾比 為2.5:1，NaOH與N03-摩爾比為3:1;
[0045] (3)將溶液A和溶液B按Ni2+和Zn2+摩爾比為1/30混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中160°C反應1 Oh，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0046] 實施例7:
[0047] (1)用Zn(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，化與化摩爾比 為1:2，NaOH與N(V摩爾比為1.5:1;
[004引 （2)用Cu(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化與A13+摩爾比 為2.5:1，NaOH 與N03-摩爾比為 1.5:1;
[0049] (3)將溶液A和溶液B按Zn2+和Cu2+摩爾比為1/20混合加入水熱反應蓋中，放入烘箱 中160°C反應化，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[(K)加]實施例8:
[0化1] (1)用Cu(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，化與化摩爾比 為l:2，Na0H與N03-摩爾比為2:1;
[0化2] (2)用Mn(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mn2+與A13+摩爾比 為2.5:1，NaOH與N03-摩爾比為2:1;
[00對 （3)將溶液A和溶液B按Cu2+和Mn2+摩爾比為1 /100混合加入水熱反應蓋中，放入烘 箱中120°C反應20h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0054] 對比例
[00對 （1)磁性核NWe204納米粉體的制備
[0化6] W儀/二價鐵/Ξ價鐵摩爾比為0.5:1:1的比例，稱取NiS〇4 ·細2〇、FeS化· 7此0和 Fe2(S化)3 · 7出0溶于去離子水中配成混合鹽溶液，稱取化0田容于去離子水中配成混合堿溶 液;在氮氣保護下將堿液滴入鹽溶液中至pH值等于7,在水浴中40°C晶化16小時，將反應液 抽慮，用脫C〇2去離子水洗涂，再用無水乙醇洗涂，真空干燥、研磨成粉狀，再于900°C、空氣 氛中賠燒2小時，升溫速率10°C/分，制得磁核化化2〇4。用標準篩篩分得到較均勻粉體。
[0化7] (2)均勻大粒徑磁性MgM-C〇3-LDH/Ni化2〇4的制備
[0化引稱取Mg(N03)2 ·細20、A1(N03)3 · 9此0和尿素溶于去離子水中配成混合鹽溶液，將 制得的NiFe204粉體加入混合鹽溶液中，Mg(N03)2 · 6此0/NiFe2化摩爾比為48,攬拌混和均 勻；于100°C下恒溫晶化48小時，離屯、，洗涂，60°C干燥16小時，即得均勻大粒徑磁性MgAl- C03-LDH/Ni 化 204。
[0化9] 將實施例2采用水熱法雙原位一步合成的樣品MgA^LDH-Co化地4經掃描電鏡20000 倍及40000倍放大觀察，如圖1、2所示，MgAl-LDH-CoFe2〇4磁性水滑石具有典型的片層狀結 構，片層表面的白色點是Co化地4。
[0060]將實施例1、2、3采用水熱法雙原位一步合成制備的樣品和采用水熱法合成的 MgAl -LDH、Co化2〇4經X衍射得到的圖譜如圖3所示，從圖3可W看出實施例1、2、3的樣品結晶 度較好，產品純凈，且具有MgM-L畑和Co化2〇4的特征峰。
[0061 ] 實施例1~6樣品的磁滯回線如圖4所示，實施例1~8和對比例的比飽和磁化強度 見表1。通過樣品的磁性能分析發現，采用水熱法雙原位一步合成法制備的磁性水滑石比飽 和磁化強度最大可達到20A · m2 · kg-i^上，優于對比例，完全可W滿足磁分離等需要。
[0062] 表1實施例1~8和對比例樣品的比飽和磁化強度一覽表
[0063]
[0064] W上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范 圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方 案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種磁性水滑石的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 用M(NO3)2 · 6H20、Fe(N03)3 · 9H20及NaOH水溶液配制溶液A，其中，M為Fe、Mg、Zn、Ni、 Co、Mn或Cu中的二價金屬元素的一種； (2) 用Me(NO3)2 · 6H20、A1(N03)3 · 9H20及NaOH水溶液配制溶液B，其中，Me為Fe、Mg、Zn、 Ni、Co、Mn或Cu中的二價金屬元素的一種； (3) 將溶液A和溶液B按M2+和Me2+摩爾比為（1/100~1/20): 1混合加入水熱反應釜中，再 放入烘箱中，120~180 °C反應5~20h，冷卻后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。2. 根據權利要求1所述的一種磁性水滑石的制備方法，其特征在于:步驟（1)所述M2+與 Fe3+的摩爾比為1:2。3. 根據權利要求1或2所述的一種磁性水滑石的制備方法，其特征在于：步驟（1)所述 NaOH與N〇3-的摩爾比為（1.5~3): 1。4. 根據權利要求1所述的一種磁性水滑石的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述Me2+與 Al3+的摩爾比為(2~3): 1。5. 根據權利要求1或4所述的一種磁性水滑石的制備方法，其特征在于：步驟（2)所述 NaOH與N〇3-的摩爾比為（1.5~3): 1。
【文檔編號】C01F7/00GK105948085SQ201610256463
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】李宏林, 李英, 羅偉青, 劉帥帥, 李明玲
【申請人】巢湖學院