[发明专利]一种剥离型水滑石的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种剥离型水滑石的制备方法，属于催化材料制备领域。

背景技术

水滑石类化合物（LDHs）是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为：[M²⁺_1-xM³⁺x(OH)₂]^x+[(A^n-)_x/n·mH₂O]，其中M²⁺和M³⁺分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg^2＋、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三价阳离子均可以形成水滑石；A^n–为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)₂，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M²⁺可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M³⁺同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。

LDHs可广泛的应用于催化剂、生物纳米复合材料、光电材料等领域。其剥离后可应用于制备功能性分子、薄膜等，成为研究热点之一。

CN101913569B公开了一种简单的水滑石剥离方法，该方法利用双氧水溶液为介质，但该方法只能制备含有不能被双氧水氧化的金属的LDHs，使用有一定的局限性。CN101845241A公开了一种剥离型水滑石的制备方法及其应用，该发明中必须加入乙烯丙烯酸无规共聚物，以高分子来分散LDHs，否则该材料无法完全剥离，并且由于高分子材料的引入，剥离后的LDHs无法用于作为催化剂载体。CN101734679A公开了一种微波法快速剥离层状无机材料的方法，该方法对一般的粘土比较适合但对于水滑石类材料，由于需要经过离子交换插层才能取得较好的效果，水滑石在离子交换的时候，由于对离子有选择性，其交换能力大小顺序为：CO₃^2->SO₄^2->OH^->F^->Cl->B(OH)₄^->NO₃^-。层间阴离子与层板的结合能力最强的是CO₃^2-，层间的CO₃^2-很难参与离子交换。而在制备水滑石时碳酸根很容易进入水滑石层间，因此在制备水滑石需要严格的氮气保护，以防空气中的二氧化碳进入溶液中参与反应。该过程条件苛刻，费时费力，经济消耗巨大。在剥离过程中，层间阴离子越简单，越容易挥发，层板就越容易被剥离，而简单离子很难取代碳酸离子，因此，CN101734679A公开的方法在离子交换柱撑时往往交换不完全，使得部分水滑石难以被剥离，应用具有一定局限性，限制了水滑石剥离工业化生产和应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种剥离型水滑石的制备方法，该方法条件简单、普遍实用于各类水滑石剥离。

本发明采用的技术方案是采用如下步骤：

1）采用市售或自制的水滑石，将水滑石置于马弗炉中，在250℃～400℃温度下煅烧1～12h，制成层状双羟基复合金属氧化物（LDO）；

2）利用水滑石的记忆效应，称取4g得到的产品加入到在体积为50～100mL，浓度为20mmol/L～1mol/L的有机酸盐溶液中，经过这个过程，LDO还原成有机酸插层的水滑石，沉淀分离、洗涤，真空60℃～70℃干燥；