[发明专利]层间距可调的高纯度水滑石类化合物的简单制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水滑石类化合物的制备方法，属于材料合成领域。本发明提出了一种制备高纯度的水滑石类化合物的简单方法，具体是：通过调整原料液中二价金属及三价金属含量配比，可得到层间距不同的水滑石类化合物；通过多次离心分离洗涤，采用电导率仪监测杂质盐类的洗脱情况从而获得高纯度的水滑石类化合物。

技术背景

水滑石类化合物是一类由带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层状化合物，理想化学组成为Mg₆AL₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O。其层状结构可由水镁石Mg(OH)₂的结构衍生而来，Mg(OH)₂八面体共用棱形成单元层，位于层上的Mg²⁺可在一定的范围内被Al³⁺同晶取代，使得层板带正电荷，层间有可交换的CO₃^2-与层板上的正电荷平衡，使得其整体结构呈电中性。由于层板和层间阴离子通过氢键连接，使得层间阴离子具有可交换性。后来人们利用其他同价离子同晶取代Mg²⁺、Al³⁺离子人工合成了各种类型的类水滑石化合物(Hydrotalcite-like compounds，简称HTLCS)，分子通式为[M²⁺_(1-X)N³⁺_X(OH)₂]^X+[A^n-]_X/n·zH₂O，M²⁺为二价金属阳离子，N³⁺是三价金属阳离子，A^n-为阴离子，X为N³⁺/(M²⁺+N³⁺)比率，一般来说，X的值在0.2-0.33之间，即M²⁺/N³⁺摩尔比介于2至4之间。水滑石具有层间离子交换性和记忆效应两大特性，经培烧的水滑石氧化物在一定条件下可重新吸收水中阴离子从而恢复为水滑石的层状结构，这种独特的结构记忆效应使得水滑石可以作为高效阴离子吸附剂而使用。同时，水滑石以其独特的结构和性能，在建筑材料、环保、催化、医药及有机合成领域也得到了十分广泛的应用。

目前，用于制备水滑石类化合物的方法主要有共沉淀法、水热合成法、离子交换法、焙烧复原法、尿素分解法。但上述方法中，对产品的洗涤方式及条件尚没有明确的认识，而洗涤环节成功与否直接影响产品纯度。同时，对层间距不同的水滑石的制备也没有确定的技术路线。

本发明的目的：提出一种可制备不同层间距的高纯度水滑石类化合物的简单方法，使其与传统方法相比，反应条件易于操控，简单易行，可获得层间距不同的高纯度水滑石类化合物，适合标准化、规模化工业生产。

发明内容

一种层间距可调的高纯度水滑石类粘土化合物，其化学组成和分子通式为：

「M²⁺_(1-X)N³⁺_X(OH)₂」^X+「A^n-」_X/n·zH₂O

其中M²⁺为二价金属阳离子，N³⁺是三价金属阳离子，A^n-为阴离子，X为N³⁺/(M²⁺+N³⁺)比率。该化合物层板为M²⁺及N³⁺的氢氧化物，层间为阴离子A^n-及少量结合水。