[发明专利]一种Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及应用，将Co²⁺盐和Fe³⁺盐溶于去离子水中，搅拌得到混合液，加入离子液体，并加入NaOH溶液，将体系的pH值调节到8～11；将上述溶液体系转移至反应釜中，于80℃～130℃下水热反应；之后取出所得产物，离心分离，去除碱性溶剂，再用去离子水洗涤至中性，离心分离后，低温冷冻干燥，得到Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片。本发明采用绿色溶剂离子液体进行剥离，对环境友好，无污染。剥离后所得Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片层间距离变大，具有更大的比表面积，且表面含有离子液体官能团，表面活性位点更多，对染料吸附性能更好。

技术领域

本发明涉及一种新型二维材料的制备方法及应用，具体涉及一种Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及应用。

背景技术

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs)，又称类水滑石，是由两种或两种以上金属元素组成的具有水滑石结构的氢氧化物。LDHs具有层状结构，层板由于同晶体取代而带正电荷，层间存在可交换的阴离子，层间距由层间阴离子的大小来控制，是一类近年来备受关注的层状材料。LDHs具有比表面积高、晶粒尺寸小、组成可调、易与其它材料复合实现功能化、合成方法简单和价格低廉等优点，在吸附、电化学、负载药物、阻燃及催化等领域展现出广阔的应用前景。

目前LDHs的制备方法主要有共沉淀法、水热法和机械法等。这些方法制得的LDHs存在结晶差、团聚严重或组成不均匀现象。由于LDHs层与层之间存在的堆叠现象，活性位点暴露不足，层间表面无法与外来物直接接触，难以发挥二维材料比表面积较大的优点，阻碍了LDHs吸附、催化、电化学等性能的发挥。

LDHs的剥离是解决这些问题的有效手段。目前超声辅助的液相剥离是最常用的方法，常见的剥离溶剂主要有短链醇、四氯化碳、甲苯溶液、N，N-二甲基甲酰胺等。但这些溶剂大都具有毒性且易挥发，反应后需加热除去，对环境造成二次污染，不符合绿色环保的要求。因此，开发一种具有低廉成本、高利用率、高效节能、绿色环保的层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法仍是一个挑战。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明提出一种Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及应用，采用绿色溶剂离子液体(IL)，对环境友好，无污染。通过离子液体(IL)对Co/Fe层状双金属氢氧化物进行剥离，离子液体键合在层状双金属氢氧化物的层与层之间，有效减弱了层状双金属氢氧化物层板间氢键、静电引力等化学作用力，提高了层状双金属氢氧化物的剥离效率。相对于剥离前的材料，剥离后所得Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片层间距离变大，具有更大的比表面积，且表面含有离子液体的官能团，表面活性位点更多，对染料吸附性能更好。

本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将Co²⁺盐和Fe³⁺盐溶于去离子水中，搅拌使其溶解，得到混合液，向混合液中加入离子液体，然后滴加NaOH溶液，将体系的pH值调节到8～11；

(2)、将上述溶液体系转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入电热鼓风干燥箱中，在(80～130)℃下水热反应5～24h；

(3)、反应之后取出所得产物，离心分离，去除碱性溶剂，再用去离子水洗涤至中性，再离心分离后，低温冷冻干燥，得到Co/Fe层状双金属氢氧化物纳米片。

进一步地，所述的离子液体包括阳离子和阴离子，所述阴离子选自Cl^-、Br^-、BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-，所述阳离子具有以下结构：