[发明专利]一种无表面活性剂反相微乳液制备小粒径超薄类水滑石纳米片的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种小粒径超薄类水滑石纳米片的制备方法，尤其涉及无表面活性剂反相微乳液制备小粒径超薄类水滑石纳米片的方法，制得的小粒径超薄类水滑石纳米片适合于水体中低浓度磷酸根的吸附应用，属于纳米材料领域。

背景技术：

类水滑石(简写LDH)是一类二维纳米阴离子粘土，其组成通式可表示为[M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M²⁺指二价金属阳离子，M³⁺指三价金属阳离子，x为M²⁺与M³⁺的摩尔比，A^n-为层间可稳定存在的阴离子，具有水滑石层状结构，由于层板上部分M²⁺被M³⁺取代而产生过剩正电荷，可以吸引层间阴离子客体来平衡，也可通过离子交换的方式插入其他阴离子型客体分子，另外它还具有电荷密度可调、晶体尺寸可控，以及生物毒性低等优点，已在有机催化、聚合物添加剂、生物医药、污染物吸附等领域展现了良好的应用前景。研究表明，LDH上述性能及应用与其粒径大小和粒径分布范围有着密切关系[J.-H.Choy,S.-Y.Kwak,J.-S.Park,Y.-J.Jeong and J.Portier,Intercalative Nanohybrids of Nucleoside Monophosphates and DNA in Layered Metal Hydroxide.J.Am.Chem.Soc.,1999,121,1399–1400；Xu,Z.；Stevenson,G.；Lu,C.；Lu,G.Dispersion and Size Control of Layered Double Hydroxide Nanoparticles in Aqueous Solutions.J.Phys.Chem.B.2006,110,16923–16929.]，小粒径均一分散的超薄纳米片能更好地发挥其在上述应用领域的优势。

目前常用的共沉淀法由于长时间的沉淀，整个过程都伴随有新晶核的生长，导致所制备的LDH容易聚集，其粒径分布范围宽至1-10μm，水悬浮液很容易沉降[S.Kannan.Influence of synthesis methodology and post treatments on structural and textural variations in MgAlCO₃hydrotalcite.J.Mater.Sci.2004,39,6591-6596.]。尽管调整盐溶液的过饱和度可使LDH的粒径分布降低到80-350nm，采用成核与老化分离法进一步降到60-80nm，但LDH纳米粒子仍存在严重的聚集现象；当存在的少量无定形LDH雏晶颗粒时，老化过程也会使得这些像胶一样的晶粒发生聚集；先分散再水热老化能得到单分散的LDH纳米片，但形成的是液晶相。溶剂剥离法可以得到LDH单片分散的稳定胶体溶液，但在剥离过程中部分LDH单片很容易被打碎，而且通常分散在有机溶剂(甲酰胺)中，很难分离出单(或几)层的LDH再分散在水介质中[Q.Wang,D.O’Hare.Recent Advances in the Synthesis and Application of Layered Double Hydroxide(LDH)Nanosheets.Chem.Rev.2012,112, 4124-4155.]，大大限制了其在不同领域的进一步应用。