[发明专利]一种有机/无机物层状复合功能材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种有机/无机物层状复合功能材料及其制备方法，属于功能材料领域。

二、背景技术

存在于环境中的有机污染物对人类健康和自然环境生态构成了很大的威胁，环境中有机物质的去除一直以来都是环境问题的重点。吸附技术处理污水是目前环境污染治理的常用技术之一，该技术在工业水处理中多用来吸附脱除微量污染物，以达到深度净化的目的。吸附法所用吸附剂的选择是吸附技术的关键。但目前所用的吸附剂，如活性炭、腐植酸类和树脂类等吸附剂成本及再生费用高，且存在二次污染，使应用受到一定限制。

由于水滑石具有较大的比表面积和孔结构，可以用于多种物质的吸附剂，其独特的记忆效应使其焙烧产物在水溶液中可以重构成水滑石结构，重构过程水溶液中待吸附离子也可以进入到其结构中，从而增加了其吸附能力，使水滑石及其焙烧产物成为一种极有研究价值的吸附剂。若将吸附处理污水后的吸附剂焚烧后再利用，既实现了废物利用，还消除了二次污染。

在文献(M.V.Villa，M.J.Sanchez-Martin，M.Sanchez-Camazano，J.Environ.SCi.HealthB34(1999)509-525)天然的粘土类矿物，尤其是2∶1的天然阳离子粘土矿，对于阳离子型以及有较大极性的有机、无机污染物具有较好的吸附效果。天然以及人类合成的无机阴离子水滑石(LDHs)，对于阴离子型有机、无机污染物具有良好的吸附效果。但对于非离子型的疏水性有机污染物，阳离子粘土以及无机阴离子水滑石的吸附效果都不明显。

在专利(段雪，张慧，王斌.一种针对疏水有机物的层状吸附功能材料及其制备方法.中国专利：200410009883.9，2005-06-29.)阴离子表面活性剂改性的水滑石，对疏水性有机物具有较好的去除效果。但是由于改性温度低，所需改性时间长，对有机物的吸附量小。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种有机/无机物层状复合功能材料及其制备方法。解决了天然粘土以及水滑石类吸附剂只对离子型和具有较大极性有机物具有较好吸附效果的问题，实现了各类有机污染物有效吸附，从而达到污染防治与环境修复的目的。

本发明运用插层组装的方法，将具有较长疏水碳链的磺酸、硫酸阴离子、羧酸根表面活性剂组装到LDHs层间，制备了一种层间为有机相的有机/无机复合吸附功能材料，依赖于层间分配相的疏水性能，对疏水有机物产生分配吸附。这类吸附材料由于具有表面疏水性能，借助于其表面与疏水有机物间较强的疏水相互作用，以增强吸附。

本发明的一种有机/无机物层状复合功能材料具备层状超分子结构，其晶体结构为类水滑石材料的晶体结构，其化学式为：

(M²⁺)_1-x(M³⁺)_x(OH)₂(A^-)_a(B^n-)_b·mH₂O；

其中M²⁺为Zn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺二价离子中的任意一种；

M³⁺为Al³⁺、Fe³⁺、Ga³⁺、Ti³⁺等三价离子中的任意一种；

A^-为层间的表面活性剂阴离子，为碳原子数为8~20的烷基硫酸根、烷基磺酸根、长链羧酸、芳香烷基磺酸根阴离子中的任意一种；

B^n-为荷电量为n的无机阴离子，包括CO₃^2-、NO₃^-、CI^-、Br^-、I^-、OH^-、H₂PO₄^-中的任意1~3种；

0.1＜X＜0.6；a、b分别为A^-、B^n-的数量，a+n×b＝X；m＝0.2-2，为结晶水数量。

其中，该有机/无机物层状复合功能材料晶体结构为类水滑石材料的晶体结构，为层状超分子插层结构。

其中，该有机/无机物层状复合功能材料应用于吸附环境中的有机污染物。

该有机/无机物的层状复合功能材料其制备方法如下：一步改性法：