[发明专利]钙基复合金属氢氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属功能材料技术领域，具体地讲，涉及一种钙基复合金属氢氧化物的制备方法。

背景技术

复合金属氢氧化物(简称LDHs)是一种层状材料，LDHs由带正电荷的金属氢氧化物层板和带负电荷的层间阴离子组装而成，金属氢氧化物层板中带有具有不同电荷的金属阳离子。在现有的LDHs中，金属阳离子主要为二价金属阳离子和三价金属阳离子，由此该LDHs的结构通式可表示为：[M⁺M²⁺_1-y-0.5x-2zM³⁺_yM⁴⁺_z(OH)₂](A^n-)_y/n·mH₂O，其中M⁺、M²⁺、M³⁺和M⁴⁺分别表示位于金属氢氧化物层板上的一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子，A^n-表示层间阴离子，0≤x≤0.4，0≤y≤0.7，0≤z≤0.5，0≤y+0.5x+2z≤1，其中y、z不能同时为0，m为层间水分子的物质的量。

LDHs具有主客体元素种类和数量可调、层板弹性可调、尺寸和形貌可调等特点，LDHs因其结构的特殊性以及性能被极大强化而在催化、能源、生物传感器、吸附、药物等研究领域引起了广泛兴趣和高度重视，产业关联度大、渗透性强，可广泛应用于国民经济众多领域和行业。

传统的LDHs的制备方法主要有水热法、沉淀法、原位合成法、离子交换法、焙烧还原法等。在传统的LDHs的制备方法中，一方面，需要以氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸铵等为原料，会引入新的副产物，不仅需要进行LDHs与副产物的分离操作，而且分离后的LDHs还需要进行洗涤，传统方法每生产1吨LDHs会副产2吨左右的钠盐、铵盐等副产物，需要几十倍甚至上百倍的水进行洗涤，造成水资源的大量浪费；另一方面，某些方法中还需要CO₂等酸性气体，操作更为复杂，气体使用不慎还会带来高压危险。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种钙基复合金属氢氧化物的制备方法，该制备方法可在制备钙基复合金属氢氧化物的过程中，避免使用氢氧化钠、碳酸钠等原料，且所用原料均参与反应并生成了目标产物，原子经济性为100％。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种钙基复合金属氢氧化物的制备方法，所述钙基复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中，所述低价主体层板阳离子至少包括钙离子；所述制备方法包括步骤：

S1、将碳酸钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物；

S2、将所述第一混合物溶于水中，获得第二混合物；

S3、将所述第二混合物在50℃～300℃下反应4h～100h，反应产物经固液分离，所得固相经洗涤干燥，获得所述钙基复合金属氢氧化物。

进一步地，所述高价阳离子与所述高价主体层板阳离子相同。

进一步地，所述高价阳离子选自Al³⁺、Ni³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Ti³⁺、In³⁺、Ga³⁺、Sn⁴⁺、Mo⁴⁺、W⁴⁺、Ti⁴⁺和Zr⁴⁺中的至少一种。