[发明专利]阴离子柱撑水滑石的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种阴离子柱撑水滑石的制备方法，具体地说是一种将超临界流体技术用于阴离子柱撑水滑石的制备方法。

(二)背景技术

水滑石材料(LDHs)特殊的结构赋予其多样化的物理化学性质，使其在催化、插层、缓释药物、电流变材料、阻燃、污水处理、功能发光材料及半导体等领域显示出广阔的应用前景。此外，水滑石特殊的层状结构，使其在设计组装各种无机、有机杂化功能性材料领域显示出潜在的优势。作为水滑石化合物的制备方法，目前国内外公知的方法有共沉淀法、水热法、焙烧复原法等。共沉淀法是目前制备水滑石化合物最常用的方法，该法虽然可以一步合成产物，但是反应要求在严格的氮气保护下进行(H.C.Zeng，Z.P.Xu，M.Qian，Chem.Mater.10，2277(1998)；J.Qiu，G.Villemure，J.Electroanal.Chem.428，165(1997)；I.Carpani，M.Berrettoni，M.Giorgetti，D.Tonelli，J.Phys.Chem.B.110，7265(2006))。由于合成过程中易受空气中CO₂的污染而出现LDHs-CO₃晶相，整个过程需要严格避免CO₂的接触，反应条件比较苛刻，实际操作难度很大，因此不利于这种方法的工业化推广和应用。此外，该法合成的阴离子柱撑水滑石结晶度低，结构有序性差，层状结构不完整。此外，共沉淀法制备的水滑石晶体通过TEM结果发现水滑石的片状颗粒易发生“片层团聚”现象。传统水热合成法是利用水溶液作为反应介质，将沉淀物放入高压反应釜中陈化的过程(F.Kovanda，D.Z.Cílová，V.Appl.Clay Sci.28，101(2005)；J.Theo Kloprogge，L.Hickey，Ray L.Frost，J.Solid State Chem.177，4047(2004)；S.K.Sharma，P.K.Kushwaha，V.K.Srivastava，S.D.Bhatt，R.V.Jasra，Ind.Eng.Chem.Res.46(14)，4856(2007))。该法的特点是使水滑石的成核和晶化过程隔离开，通过提高温度和压力促进晶化过程。然而该法所制备的水滑石化合物为不规则的单一片层结构，层状结构的有序度差。焙烧复原法是建立在水滑石的“结构记忆效应”特性基础上的一种制备方法(Odair P.Ferreira，Oswaldo L.Alves，Daniel X.Gouveia，Antonio G.Souza Filho，JoséA.C.de Paiva，JosuéMendes Filho，J.Solid State Chem.177，3058(2004)；H.Nakayama，N.Wada，M.Tsuhako，Int.J.Pharm.269，469(2004))。采用这一方法可以合成出一些复杂的无机、有机阴离子插层水滑石，但是由于水滑石的层板结构只能得到部分恢复，所以很难得到纯的晶相结构。

尽管国内外学者对水滑石的基础理论和应用研究做了大量工作，但是，由二维层状前体有序组装水滑石三维晶体的制备及相关理论的研究尚属空白。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能在改善和提高水滑石层状结构完整性的同时，提高其催化、吸附、插层等应用能力的阴离子柱撑水滑石的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：室温下，按照M(II)/M(III)的摩尔比为1～4，分别称取M(II)(NO₃)₂·6H₂O和M(III)(NO₃)₃·9H₂O配制成硝酸盐水溶液300mL，另取一定量的NaOH和Na₂CO₃配制成溶液300mL，其中n(OH^-)/[n(Ni²⁺)+n(Al³⁺)]＝2.2，n(CO₃^2-)/[n(Ni²⁺)+n(Al³⁺)]＝0.667。将上述碱液、盐液同时逐滴等速加入到1000mL三颈瓶中，滴至pH为11.0±0.5，得到混合浆液；