[发明专利]一种采用水镁石制备水滑石类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水滑石类化合物制备技术领域，具体涉及一种以水镁石为镁源制备水滑石类化合物的方法。

背景技术

水滑石类化合物（LDHs）是一类具有广阔应用前景的阴离子型层状化合物，主要包括水滑石（HT）、类水滑石（简称HTLC）和他们的插层化学产物柱撑水滑石（Pillared LDH）。其化学组成可以表示为[MⅡ_1-xMⅢ_x (OH)₂] _x + (A^n- )_x/n·mH₂O ,其中MⅡ为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺ 等二价金属阳离子;MⅢ为Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等三价金属阳离子;A^n - 为阴离子,如CO₃^2- 、NO₃ ^-、 Cl ^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄ (COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子。典型的水滑石分子式为Mg₆A_l2(OH)₁₆CO₃·4H₂O，具有类似于水镁石[Mg(OH)₂]的正八面体结构，相邻的八面体通过共用棱形成单元层，位于层上的Mg²⁺可以在一定范围内被半径相似的Al³⁺同晶取代，导致羟基层上的正电荷积累，这些骨架正电荷被位于层间的阴离子CO₃^2-平衡，使整个结构呈电中性。在层间，一些水分子以结晶状态存在，可以在不破坏层柱结构的条件下除去。特殊的化学结构和晶体结构，赋予了水滑石一系列优异的性能，如层板化学组成的可调控性、层间阴离子可交换性、晶粒尺寸分布的可调控性等，使其广泛应用于橡胶、塑料及催化等领域中，根据使用需求，可以在镁铝水滑石基础上适当引入其它金属离子以提高其相应性能。

目前，合成水滑石类化合物多数采用共沉淀法，所选的镁、铝源为可溶性的盐类，该法副产物多、生产效率低、成本高；有人用氧化镁、氢氧化铝为原料，一步水热合成镁铝水滑石，该法所用的氧化镁为活性氧化镁，价格偏高；也有人选用水镁石为镁源，采用机械力学法合成镁铝水滑石，该法要求必须对原料进行预处理，即首先要将镁、铝源物料进行混合研磨，随后将研磨后的混合物料再进行水热晶化，该法存在着工艺流程长、要控制的参数多等缺点，给大规模工业生产带来困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种以水镁石为镁源水热合成水滑石类化合物的方法，所有原料无需预处理，直接同时加入，无先后次序之分，一步合成目标产物。该法简化了水滑石生产工艺，缩短了生产周期，显著降低了生产成本。

本发明所述的以水镁石为镁源制备水滑石类化合物的方法，包括以下步骤：将水镁石、铝源、碱源和水按一定比例投料，其中Mg²⁺/Al³⁺摩尔比为1-6:1，也可根据需要，选择性地加入摩尔比为Al³⁺的0.01-0.5倍的其它二、三价金属氢氧化物、氧化物或盐，在100-250℃温度范围内，于水热反应釜中反应1-20小时，最后经洗涤、过滤、干燥，即获得水滑石类化合物。

根据本发明所述的制备方法的进一步特征，所述的镁源为水镁石。

根据本发明所述的制备方法的进一步特征，所述的铝源是选自：三水铝石、氢氧化铝、氧化铝、铝酸钠、偏铝酸钠、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的至少一种。