[发明专利]一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料、制备及应用

说明书

本发明公开了一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料、制备及应用。所述材料是将层状双氢氧化物LDH与提纯后的天然蒙脱土充分分散制成悬液并混合、搅拌、离心、水洗、烘干后制得蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料，所述材料中LDH晶粒不仅可以负载在蒙脱石的外表面，并且同时可以进入蒙脱石的层间发生交互作用。本发明将带正电荷的LDH与带负电的蒙脱土进行絮凝制得的蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料对磷有较高的吸附容量，其吸附量可达23.3mg/g，约为原土的13到23倍；具有很好的水稳性。

技术领域

本发明属于聚合物纳米材料领域，特别涉及一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料、制备及应用，应用于水体污染控制。

背景技术

层状双氢氧化物(LDH)是一种可进行插层反应的带正电荷的层状材料，在制备夹层纳米材料时具有很多优点，例如组分和层电荷密度可调，层片为一折皱多面层而比其它的2:1型层状硅酸盐具有更多的伸展性。LDH的单位电荷面积为一般来说，交换能力小(例如层电荷密度小)的二维主体更容易形成纳米复合体，并且两组分的界面状态对所得材料的性能有重要的影响。

尽管有关蒙脱土或LDH吸附性能的研究很多(Das et al.,2006；安志环等,2007；Lian et al.,2009；Miyauchi et al.,2009；Zhu et al.,2009)，但是将带正电荷的LDH与带负电的蒙脱土进行絮凝的研究却较少，而将此絮凝体用于磷污染水体的吸附净化方面的研究也未见报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料、以及该纳米材料的制备方法及所述材料应用于磷污染水体的吸附净化。

本发明是通过以下技术方案实现上述发明目的的。

一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料，将层状双氢氧化物LDH与提纯后的天然蒙脱土充分分散制成悬液并混合、搅拌、离心、水洗、烘干后制得蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料，所述材料中LDH晶粒不仅可以负载在蒙脱石的外表面，并且同时可以进入蒙脱石的层间发生交互作用。

所述层状双氢氧化物LDH(layered double hydroxide，简称LDH)也称水滑石或阴离子粘土，基本结构式为：M2+1-xM3+x(OH)2(An-)x/n·mH2O，M2+和M3+分别代表二价和三价阳离子，An-代表n价阴离子。LDH具有类似水镁石的层状结构，在水镁石的结构单元层中，二价阳离子部分被三价阳离子替代，产生结构正电荷，从而需要引入阴离子进入结构单元层间平衡结构正电荷。处于结构层间的阴离子与结构正电荷属于远程静电平衡，作用力较弱，其中的阴离子可以被其它的阴离子交换，因而LDH具有优异的阴离子交换性能。水滑石类化合物具有许多特殊的性能：(1)层板化学组成的可调控性；(2)层间阴离子种类及数量的可调控性；(3)晶粒尺寸及其分布的可调控性；(4)结构记忆效应等。LDH研究成为国际材料科学近10余年来研究的持续热点，其关键在于LDH的成分可以在较大范围内调控，特殊的结构和这种结构的物质具有一些特殊的性质以及有着广泛的应用前景。

本发明优先选用Mg/Al层状双氢氧化物。

该Mg/Al层状双氢氧化物的合成如下：将NaOH溶液逐滴滴入装有MgCl₂和AlCl₃的混合溶液中，室温下搅拌，放置于65℃恒温烘箱中老化4天；产物待冷却至室温后离心，沉淀用蒸馏水水洗至无Cl^-存在，再于65℃烘干，研磨、贮于聚乙烯瓶备用。

其中，MgCl₂和AlCl₃的混合液中Mg²⁺与Al³⁺的摩尔比为3。

一种蒙脱石基层状双氢氧化物聚合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：