專利名稱：一種鎂鋁水滑石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂鋁水滑石的制備方法。
背景技術(shù)：
水滑石(Hydrotalcite，簡稱LDH)，也叫層狀雙金屬氫氧化物。是一種由層間陰離子和帶正電荷層板有序組裝而成的陰離子型層狀結(jié)構(gòu)材料，帶正電荷的兩種或多種金屬離子和六個(gè)羥基構(gòu)成的八面體共用棱邊組成了其層板，層間由帶負(fù)電的有機(jī)、無機(jī)陰離子或水分子摻雜。其化學(xué)組成為.IIiH2O,其中M為金屬元素，可以是三價(jià)也可以是二價(jià)的金屬離子；An_S層間陰離子。陰離子的體積、數(shù)量、價(jià)態(tài)及其與層板羥基的鍵合強(qiáng)度決定了 LDHs的層間距大小和層間空間；x為M3+/(M2++M3+)，一般在0. 2^0. 33之間；而水分子存在于水滑石層間未被陰離子占居的位置。水滑石層板內(nèi)原子間以共價(jià)鍵連 接，層板與客體之間的相互作用力主要為靜電作用、氫鍵和共價(jià)鍵。由于三價(jià)金屬陽離子以一定的比例同晶取代了層板中半徑相近的二價(jià)金屬陽離子，從而層板帶上了正電荷，層間陰離子起到了平衡骨架電荷的作用，所以水滑石總體是呈電中性的。水滑石本身具有的堿性、層板上陽離子的可調(diào)配性、層間陰離子可交換性使得水滑石在許多方面得以應(yīng)用，如可以作為環(huán)境污染物清除劑、催化劑滅火劑、除酸劑、酸吸收齊U、鹵素吸收劑、阻燃劑、輔助助燃劑、增加聚合物耐熱穩(wěn)定性促進(jìn)劑、酸中和劑、uv阻斷劑、隔熱劑耐氯劑。由此我們可以利用層板上陽離子的可調(diào)配性來調(diào)配二價(jià)和三價(jià)金屬陽離子的比例來控制層板的電荷密度，從而控制層間陰離子的數(shù)量，并得到我們所需要的水滑石。而陰離子的可交換性是其重要特征，人們利用這一性質(zhì)將各種陰離子引入水滑石間，而獲得不同的柱撐水滑石材料。當(dāng)水滑石層間引入有機(jī)陰離子，由于水滑石層板和有機(jī)陰離子的相互作用，改變了層狀結(jié)構(gòu)和組成，進(jìn)而使得其化學(xué)性質(zhì)和有機(jī)相的熱穩(wěn)定性有所改變，從而獲得許多特殊性能的功能材料。水滑石的層間距與插層有機(jī)陰離子的碳鏈長度呈線性增長關(guān)系，有機(jī)碳鏈越長，其層間距越大。此類材料同時(shí)具備了插層客體有機(jī)物和水滑石主體的許多優(yōu)點(diǎn)，而引起人們的關(guān)注。水滑石的這種特殊的插層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們的關(guān)注。這類材料已在催化、吸附、固定化酶、光化學(xué)、電化學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)了誘人的應(yīng)用前景。鎂鋁水滑石的合成方法有I、共沉淀法此方法是最常用的合成水滑石，將可溶性的二價(jià)或三價(jià)的金屬離子鹽(可以是硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物)按一定的比例混合成金屬鹽溶液，然后用堿(可以是氫氧化鈉、氨水碳酸鹽或尿素)調(diào)節(jié)PH，等到白色水滑石膠溶物，然后晶化、洗滌、干燥、研磨后得到水滑石。翁騰飛等人用共沉淀法制備鎂鋁水滑石鎂鋁水滑石的制備及其表面改性，應(yīng)用化工，第38卷第9期，他們以Mg(NO3)2 6H20、Al(NO3)3 9H20為原料，將其配置成一定量的溶液滴加到去離子中，然后用堿NaOH與Na2CO3配制成混合溶液調(diào)節(jié)pH，用非離子表面活性劑單硬脂酸甘油酯對(duì)其進(jìn)行表面改性，鎂鋁水滑石的晶體結(jié)構(gòu)并未因改性受到影響。2、焙燒復(fù)原法這是利用水滑石的記憶效應(yīng)，通常是將已合成的水滑石在一定溫度下焙燒成層狀雙金屬氧化物，然后在將其與所需的陰離子溶液進(jìn)行反應(yīng)，得到所需的水滑石。這種方法用于制備有機(jī)陰離子柱撐的水滑石，但是樣品的晶型、晶像不單一。徐莉鎂鋁水滑石的插層組裝及在印染廢水處理中的應(yīng)用研究，碩士學(xué)位論文，2008年4月以鎂鋁硝酸根水滑石為前驅(qū)體，運(yùn)用離子交換法、共沉淀法和焙燒還原法，通過插層組裝成功地制備了十二烷基磺酸插層水滑石、十二烷基硫酸插層水滑石和十二烷基苯磺酸插層水滑石，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了研究。3、水熱合成法此方法在高溫高壓下，將金屬離子的氧化物或氫氧化物反應(yīng)制得水滑石。將水滑石的成核和晶化過程分開，為了更好地調(diào)節(jié)水滑石晶像結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸，可調(diào)控晶化溫度和晶化時(shí)間。吳健松等人規(guī)則鎂鋁水滑石超分子的組裝及其結(jié)構(gòu)分析，化學(xué)通報(bào)，2009年第11期以MgCl2 *6H20,AlCl3 *6H20采用乙二醇-水熱法組裝了超分子結(jié)構(gòu)鎂鋁水滑石，考察了乙二醇-水熱法對(duì)水滑石晶形、結(jié)構(gòu)、分散性、規(guī)整性的影響。4、離子交換法此方法適用于小體積的無機(jī)陰離子，其前驅(qū)體一般是插層為Cl'NO3-的較易交換出來的陰離子水滑石。
綜上，在現(xiàn)有的制備鎂鋁水滑石的方法中，所用的鎂源大多為金屬鹽，更多的是含多個(gè)結(jié)晶水的金屬鹽，當(dāng)需要合成大量的水滑石時(shí)，所需的金屬鹽的量就比較大，使得成本高，原子利用率較低，不適于工業(yè)化生成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鎂鋁水滑石的制備方法，該方法所用的原料廉價(jià)易得，而且原子轉(zhuǎn)化率高，可以降低工業(yè)化成本。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種鎂鋁水滑石的制備方法，按照下列步驟進(jìn)行(I)配制濃度為0. 24、. 03g/mL的氯化鋁水溶液，按Mg A1摩爾比為2 3:1取氧化鎂加入氯化鋁水溶液中，于4(T80°C恒溫加熱攪拌2 4h，得到混合溶液；(2)調(diào)節(jié)步驟(I)得到的混合溶液pH值，使之在9 10之間，繼續(xù)在4(T80°C下反應(yīng)2 4h ；(3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在6(T80°C下恒溫晶化12 24h ；(4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過濾、洗滌、干燥、研磨，得到鎂鋁水滑石。本發(fā)明所述制備方法中，步驟(I)中的鎂鋁摩爾比和水溶液的濃度、步驟(2)中的pH值、步驟(3)中的晶化溫度等是影響水滑石結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。所述步驟(I)中，優(yōu)選所述鎂鋁摩爾比2 :1。所述步驟(2)中，使用氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液pH值。溶液pH值不能過高。若過高則形成Mg (OH) 2，若pH過低則形成Al (OH) 3相。所述步驟(4)中，優(yōu)選干燥溫度為6(T80°C，干燥時(shí)間為12 24小時(shí)。本發(fā)明優(yōu)選所述制備方法按照下列步驟進(jìn)行(I)配制濃度為0. 24、. 03g/mL的氯化鋁水溶液，按Mg A1摩爾比為2:1取氧化鎂加入氯化鋁水溶液中，于4(T80°C恒溫加熱攪拌2 4h，得到混合溶液；(2)調(diào)節(jié)步驟(I)得到的混合溶液pH值，使之在擴(kuò)10之間，繼續(xù)在4(T80°C下反應(yīng)2 4h ；
(3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在6(T80°C下恒溫晶化12 24h ；(4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過濾、洗滌、于6(T80°C干燥12 24小時(shí)、研磨，得到鎂鋁水滑石。本發(fā)明制得的鎂鋁水滑石，可用于阻燃劑、輔助助燃劑，增加聚合物耐熱穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I)本發(fā)明鎂源廉價(jià)易得，能夠大量合成所需的水滑石，原子利用率高，可以降低工業(yè)化成本。2)通過XRD表明該水滑石晶型較好，在2 0角為10度，20度左右都出現(xiàn)了水滑石 的特征層狀峰。


圖I為實(shí)施例I制得的鎂鋁比2 :1的水滑石的XRD圖。 圖2為實(shí)施例4制得的鎂鋁比3:1的水滑石的XRD圖。圖3為實(shí)施例5制得的水滑石的XRD圖。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實(shí)施例一制備鎂鋁比2 1的水滑石取8. OgMgO 和 24. OgAlCl3 H2O,將 AlCl3 H2O 溶于 200ml 蒸餾水中，在加熱 80°C下攪拌加入MgO，反應(yīng)2. 5個(gè)小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH。取用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=9. 18。繼續(xù)反應(yīng)兩個(gè)半小時(shí)后60°C下靜置晶化18h。然后抽濾、洗滌4次后，60°C干燥12小時(shí)后研磨，得到鎂鋁水滑石。XRD圖見圖I。實(shí)施例二 制備鎂鋁比2 1的水滑石取8. OgMgO 和 24. OgAlCl3 *H20,將 AlCl3 .H2O 溶于 400ml 蒸餾水中，在加熱 60°C下攪拌加入MgO，反應(yīng)2. 5個(gè)小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH。取用2mol/L的NaOH溶液NaOH調(diào)節(jié)pH=9. 18。繼續(xù)反應(yīng)兩個(gè)半小時(shí)后80°C下靜置晶化12h。然后抽濾、洗滌4次后，80°C干燥12小時(shí)后研磨，得到鎂鋁水滑石。實(shí)施例三制備鎂鋁比2 :1的水滑石取4. OgMgO 和 12. OgAlCl3 H2O,將 AlCl3 H2O 溶于 400ml 蒸餾水中，在加熱 40°C下攪拌加入MgO，反應(yīng)4個(gè)小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH。取用2mol/L的NaOH溶液NaOH調(diào)節(jié)pH=9. 18。繼續(xù)反應(yīng)三小時(shí)后60°C下靜置晶化24h。然后抽濾、洗滌4次后，60°C干燥20小時(shí)后研磨，得到鎂鋁水滑石。實(shí)施例四制備鎂鋁比3 :1的水滑石取12. OgMgO 和 24. OgAlCl3 .H2O，將 AlCl3 .H2O 溶于 200ml 蒸餾水中，在加熱 80°C下攪拌加入MgO，反應(yīng)2. 5個(gè)小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH。取用2mol/L的NaOH溶液NaOH調(diào)節(jié)pH=9. 18。繼續(xù)反應(yīng)兩個(gè)半小時(shí)后60°C下靜置晶化18h。然后抽濾、洗滌4次后，60°C干燥12小時(shí)后研磨，得到鎂鋁水滑石。XRD圖見圖2。對(duì)比實(shí)施例制備鎂鋁比2 1的水滑石
取 8. OgMgO 和 24. OgAlCl3 H2O,將 AlCl3 H2O 溶于 200ml 蒸餾水中，在加熱 80°C下攪拌加入MgO，反應(yīng)2. 5個(gè)小時(shí)后，調(diào)節(jié)pH。取用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=ll。繼續(xù) 反應(yīng)兩個(gè)半小時(shí)后60°C下靜置晶化18h。然后抽濾、洗滌4次后，60°C干燥12小時(shí)后研磨，得到鎂鋁水滑石。XRD圖見圖3。
權(quán)利要求
1.一種鎂鋁水滑石的制備方法，其特征在于所制備的方法按照下列步驟進(jìn)行 (1)配制濃度為0.24、. 03g/mL的氯化鋁水溶液，按Mg A1摩爾比為2 3:1取氧化鎂加入氯化鋁水溶液中，于4(T80°C恒溫加熱攪拌2 4h，得到混合溶液； (2)調(diào)節(jié)步驟(I)得到的混合溶液pH值，使之在擴(kuò)10之間，繼續(xù)在4(T80°C下反應(yīng)2 4h ； (3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在6(T80°C下恒溫晶化12 24h； (4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過濾、洗滌、干燥、研磨，得到鎂鋁水滑石。
2.如權(quán)利要求I所述的鎂鋁水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，按照Mg A1摩爾比為2:1投料。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鎂鋁水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，使用氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)混合溶液pH值。
4.如權(quán)利要求I或2所述的鎂鋁水滑石的制備方法，其特征在于步驟(4)中干燥溫度為6(T80°C，干燥時(shí)間為12 24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂鋁水滑石的制備方法，按照下列步驟進(jìn)行(1)配制濃度為0.24~0.03g/mL的氯化鋁水溶液，按MgAl摩爾比為2~3:1取氧化鎂加入氯化鋁水溶液中，于40~80℃恒溫加熱攪拌2~4h，得到混合溶液；(2)調(diào)節(jié)步驟(1)得到的混合溶液pH值，使之在9~10之間，繼續(xù)在40~80℃下反應(yīng)2~4h；(3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在60~80℃下恒溫晶化12~24h；(4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過濾、洗滌、干燥、研磨，得到鎂鋁水滑石。本發(fā)明方法所用的原料廉價(jià)易得，而且原子轉(zhuǎn)化率高，可以降低工業(yè)化成本。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102795649SQ201210273420
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者王力耕, 楊超鴻, 胡軍, 倪哲明, 施煒 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)