[发明专利]一种控制碳酸根型水滑石水合程度的水热合成方法

说明书

技术领域

本发明，属于一种利用水热反应制备碳酸根型水滑石的制备方法。具体而言，是指在水热合成制备水滑石的过程中，通过调整乙二醇共溶剂与溶剂水的混溶比例，控制所得碳酸根型水滑石产物的水合程度，及其结晶形态、耐热特性。

背景技术

水滑石是由带正电荷的基本层板，以及层间平衡阴离子和结晶水共同堆积而成的晶体材料。位于基本层板上的二价金属阳离子M²⁺可在一定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。为实现电荷平衡，层间存在可以交换的的碳酸根(CO₃^2–)、硝酸根(NO₃^–)、水杨酸根(C₆H₅COO^–)等阴离子。通常情况下，在水滑石层板之间还存在着一些客体水分子。因此，其化学组成具有如下通式：[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Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子，以及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。由于水滑石在化学和结构上的特殊性，使其在催化、医药、阻燃、吸附、基因存储等方面有着广泛而重要的应用。此外，由于碳酸根离子(CO₃^2–)在层间的稳定性高，不易被置换取代，因此，碳酸根型水滑石的合成和应用更为普遍。

由于天然水滑石的储量不够广泛，因此，人工合成成为获取和应用水滑石的重要途径。而在人工合成过程中，通过制备方法、工艺路线/参数等的调整，可以对水滑石的结构和性能进行调控，从而根据应用领域的需求，而适用于生产和生活实践的各个方面。为满足不同领域的应用需要，人们有意识的通过变换各种制备条件和工艺参数对水滑石的结构、性质进行控制。由于水滑石中的结晶水将与层间平衡阴离子，以及基本层上的M(OH)₆八面体结构基元之间，都可产生氢键相互作用，因此，水合程度的高低，将对各组成单元的迁移/扩散、有序结构的形成与晶态结构的调整，以及高温下各结构成分的热稳定性等产生重要的影响。但现有的制备方法，难以对水滑石中具有重要作用的结晶水的水合程度进行方便有效的调控。