[发明专利]一种合成复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种合成复合材料的方法，是以水溶性锂盐或氢氧化锂以及氢氧化镁胶体、硅胶、有机表面活性剂、溶剂水为原料，经原位水热合成制得含硅、镁、锂的有机层状复合材料；所述的氢氧化镁胶体是以水溶性镁盐为原料，以碱为沉淀剂，通过溶液沉淀法制得；所述的硅胶是由水玻璃经酸处理得到；所述的有机表面活性剂为阳离子有机表面活性剂、中性有机表面活性剂中的一种或两种的混合。本发明所述合成方法由于采用了一步合成，操作简单快速，并且拓宽了适用范围。所制得的含硅、镁、锂的有机层状复合材料，结晶良好且有较大的层间距，片状结构完好且堆积紧密，可用于传统有机层状材料应用的领域。

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及本发明涉及一种原位合成含硅、镁、锂有机层状复合材料的方法。

背景技术

层状复合材料由于其层间容纳有机或无机物种，也可以在溶液中与有机及中性分子进行吸附或交换，如将层状复合材料直接或焙烧后与工业废水接触，可以将废水中污染重金属离子吸附于其层间，成为具有活性吸附物质来直接对有毒物质进行吸附，同时还可以在催化及贮藏材料等领域得到广泛的应用。利用层状复合材料和设计合成新型复合材料具有非常广阔的应用前景。

天然的蒙脱石是一种典型的层状材料，而经有机季铵盐改性后即成为有机阳离子型层状材料，而这种制备方法通常是通过中性或阳离子型表面活性剂进行离子交换反应，然后经过滤、洗涤、干燥等工艺，获得有机改性的蒙脱土。周春晖等人[周春晖，李庆伟，葛忠华，倪哲明，李小年，“层间模板剂导向合成新型多孔蒙脱石材料的研究”，无机材料学报，2003，18(6)：1299-1307]以采用提纯后天然蒙脱石为原料，经十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基氯化铵改性后，分别以C8～C14中性伯胺为结构导向剂，蒙脱石/胺/正硅酸乙酯摩尔比为1∶20∶150，搅拌反应时间为8h，经分离、干燥、焙烧，成功制备出新型多孔氧化硅/蒙脱石复合材料。结果表明，合成材料具有高比表面积、大层间通道、孔径分布较窄且依据模板导向剂分子尺寸可调，其酸催化活性和选择性较普通的酸活化蒙脱石有较大的提高。

综上，现有技术制备人工含硅、镁、锂的有机层状复合材料的方法，通常是先行利用天然的或先行人工合成硅、镁、锂层状复合材料，再加入有机表面活性剂进行交换改性，是一个两步合成的过程，有机物的交换量比较难以控制且有机物在复合材料中稳定性较差，容易流失。并且，现有的离子交换改性方法很难将中性表面活性剂引入硅、镁、锂材料的层状结构中。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种操作简单快速、适用范围较广的一步合成含硅、镁、锂的有机层状复合材料的方法，即通过在硅、镁、锂层状复合材料的制备方法中直接添加有机表面活性剂，采用原位水热合成法一步合成含硅、镁、锂的有机层状复合材料。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种含硅、镁、锂的有机层状复合材料的合成方法，所述的合成方法是以水溶性锂盐或氢氧化锂以及氢氧化镁胶体、硅胶、有机表面活性剂、溶剂水为原料，经原位水热合成制得含硅、镁、锂的有机层状复合材料；所述的原位水热合成条件为：在100～180℃晶化1～3天；所述的氢氧化镁胶体是以水溶性镁盐为原料，以碱为沉淀剂，通过溶液沉淀法制得；所述的硅胶是由水玻璃经酸处理得到；所述的有机表面活性剂为阳离子有机表面活性剂、中性有机表面活性剂或阳离子有机表面活性剂与中性有机表面活性剂两种的混合；所述的水溶性锂盐或氢氧化锂中的Li⁺、Mg(OH)₂、硅胶中SiO₂的投料摩尔比为1∶3.5～4.5∶6.5～7.5；所述锂盐中的Li⁺、有机表面活性剂与水的摩尔比为1∶0.1～5∶1000～2000。

本发明中，当所述的有机表面活性剂为阳离子有机表面活性剂和中性有机表面活性剂的混合时，阳离子有机表面活性剂和中性有机表面活性剂的摩尔比推荐为1∶10～12。