[发明专利]适用于多种基底材料表面原位生长层状双金属氢氧化物层的普适性制备方法

说明书

本发明提供了适用于多种基底材料表面原位生长层状双金属氢氧化物层的普适性制备方法，属于材料合成技术领域。本发明通过电沉积结合水热处理的方法在基体表面原位生长层状双金属氢氧化物LDH保护层，利用电沉积在基底材料表面先形成LDH的晶种层，再采用水热处理使LDH晶种经过奥斯瓦尔德熟化过程晶化长大，形成一种层间阴离子为硝酸根的LDH保护层，该保护层可对基底进行抗锈蚀保护，且由于层间阴离子为硝酸根，其可以与其他缓蚀性阴离子进行交换，具有可修饰性。实施例的结果显示，本发明制备的层状双金属氢氧化物保护层的腐蚀电位为‑548.59mV，而无保护层的钢基底的腐蚀电位为‑708.57mV。

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，尤其涉及适用于多种基底材料表面原位生长层状双金属氢氧化物层的普适性制备方法。

背景技术

层状双金属氢氧化物(LDH)是一种结构类似于水镁石的物质，LDH的化学成分具有以下通式：[M²⁺_1-xM³⁺(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别是位于主层板上的二价和三价金属阳离子，而x是M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比，m是层间水分子的数量。随着阴离子电荷的增加和阴离子粒径的减小，LDH对阴离子的吸附性能增加，以下是LDH对阴离子的吸收强度顺序：CO₃^2-＞SO₄^2-＞HPO₄^-＞OH^-＞F^-＞Cl^-＞Br^-＞NO₃^-。由于LDH具有良好的物理阻隔性能和层间阴离子的可交换性，因此在金属防腐领域是一种很有前景的材料。LDH可以通过层间离子交换捕获腐蚀介质，或嵌入缓蚀性阴离子以实现自愈功能，从而有效提高镁和铝等合金的耐腐蚀性。同时，LDH还被广泛应用于催化、能源、环境净化、载药等领域，但是，其多以粉体形态受到研究，而其作为涂层或保护膜形成器件化应用的制备研究还鲜有报道，特别是能够在钢铁等碱惰性材料表面的原位生长研究还很少。

目前，大多数研究人员仅能利用尿素水热法在材料表面原位生长LDH膜。但是，由于尿素的水解，该方法制备的LDH膜中插层的阴离子只能是碳酸根，这不利于LDH层间阴离子的置换和改性，也不利于LDH膜实现智能化的目标。

因此，如何提供一种层间阴离子可置换的层状双金属氢氧化物的制备方法成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于多种基底材料表面原位生长层状双金属氢氧化物层的普适性制备方法。本发明提供的方法制备的层状双金属氢氧化物的层间阴离子可交换。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了适用于多种基底材料表面原位生长层状双金属氢氧化物层的普适性制备方法，包括以下步骤：

(1)将二价金属硝酸盐与三价金属硝酸盐和水混合，得到混合溶液；

(2)以所述步骤(1)得到的混合溶液作为电沉积溶液，以基底为工作电极构建三电极体系进行电沉积，得到沉积后基底；

(3)将二价金属硝酸盐与三价金属硝酸盐、水和氨水混合，得到水热反应液；

(4)将所述步骤(2)得到的沉积后基底与所述步骤(3)得到的水热反应液混合后进行水热反应，得到含层状双金属氢氧化物保护层的基底；

所述步骤(3)和步骤(1)没有先后顺序。