[发明专利]三维花状水杨酸根插层层状氢氧化物纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成领域，具体涉及一种三维花状水杨酸根插层的层状氢氧化物纳米材料及其制备方法。

背景技术

近年来，控制合成三维纳米材料(three-dimensional nanomaterials)一直是材料科学研究的热点之一。由于其具有的一些特殊的物理化学性质，将会在电磁学、电子学、催化、水处理和能源存储方面有很好的应用前景。

层状金属氢氧化物是一类典型的阴离子型层状材料，由相互平行且带正电荷的层板组成，层间由平衡阴离子及水分子构成。此类材料由于其独特的晶体结构和物化特性使其在离子交换、吸附、催化、高分子改性、光学材料、磁学材料、电学材料等许多领域展现出极为广阔的应用前景。目前，成功的合成三维有序的层状金属氢氧化物花状纳米材料的报道有文献：L.Wang等人Hui Wang et al,Ind.Eng.Chem.Res.2010,49：2759–2767，以海藻酸钠为导向剂制备了花状碳酸根插层的Ni-Al双金属氢氧化物纳米材料。文献：Deyi Wang等人DY Wang et al，Trans.Nanoferrous Met.Soc.China,2009,19,1479-1482，采用十二烷基苯磺酸钠作为有机修饰剂一步合成了三维花状的Co-Al双金属氢氧化物纳米材料，但是产物团聚严重。这些方法的缺陷是必须加入导向剂、模板剂或修饰剂等有机溶剂。文献：康志强，杜宝中，陈博，王军峰.化学工程师，2007(1):9-11），该文以CO₃^2-型镁铝水滑石为前体，乙二醇为分散介质，用离子交换法制备了水杨酸根插层的水滑石，但是方法麻烦，且使用了有机溶剂。

在目前还没有检索到有关三维花状水杨酸根插层的层状氢氧化物纳米材料的相关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种三维花状水杨酸根插层的层状氢氧化物纳米材料及其制备方法。

本发明提供的一种三维花状水杨酸根插层的层状氢氧化物纳米材料，其化学通式为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^X+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M²⁺为二价金属阳离子Co²⁺、Ni²⁺中的一种或两种、M³⁺为三价金属阳离子Al³⁺，A^n-为层间阴离子CO₃^2-，NO₃^-，Cl^-；X为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，且0≤X<0.5；m为层间自然形成的结晶水分子数；该材料是颗粒均匀的纳米粉末，其直径在1-2μm，其微观结构为花状结构，花瓣为均匀生长的纳米薄片，该纳米片的厚度为5-20nm。。

三维纳米花状结构水杨酸根插层的层状金属氢氧化物的制备方法，是以水溶性的金属盐和水杨酸盐为原料，采用水热法，通过控制反应体系中的水杨酸盐和金属离子摩尔比，反应温度、反应时间、体系压强等因素获得三维花状层状氢氧化物纳米材料；整个制备方法无需任何软硬模板或沉淀控制剂，得到的材料尺寸均一，无团聚。

具体制备步骤如下：

A.将可溶性二价金属盐和可溶性铝盐用去离子水配制成混合盐溶液，所述的可溶性二价金属盐是Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O或NiSO₄·6H₂O中的一种或两种，所述的可溶性铝盐是Al(NO₃)₃·9H₂O、AlCl₃·6H₂O、Al₂(SO₄)₃·6H₂O中的一种；混合溶液中二价金属盐的浓度为0.05-1mol/L，铝盐的浓度为0-1mol/L；