[发明专利]一种由天然碳酸镁钙矿物制备钙镁铝晶体复合物材料的方法

说明书

本发明公开了一种钙镁铝晶体复合物材料的制备方法，将碳酸镁钙矿物粉末溶于去离子水得到碳酸镁钙矿物水溶液，然后向所述的碳酸镁钙水溶液中加入盐酸，反应得反应液；将AlCl3·6H2O加入去离子水中，得到AlCl3的水溶液；将所得AlCl3的水溶液加入到所得的反应液中，并在碱性物质的作用下，在150～200℃下反应12～48h，所得反应混合物经后处理得到钙镁铝晶体复合物材料。本发明技术是一条低能耗、环保、简便的新方法，以天然碳酸镁钙矿物为主要反应物，加入功能性的铝源，转化成一种有用途的钙镁铝晶体复合物材料，能全新地有效地利用天然碳酸镁钙矿物生产新材料。

(一)技术领域

本发明属于矿物材料和化学技术领域，具体涉及以天然碳酸镁钙矿物转化成钙镁铝晶体复合物材料的方法。

(二)背景技术

碳酸镁钙矿物是一种重要的地质沉积岩，其中是碳酸钙镁MgCa(CO3)2形式岩石矿物(CaO和MgO含量分别约为29.5wt％和20.7wt％)。碳酸镁钙矿物可以在众多不同的地质环境中形成，通常作为石灰石的交代物，也是石油储藏岩(含有碱金属和淡水)重要的组成部分，具有无毒以及低成本的优点。白云岩可作为炉膛补炉材料，耐火砖。同时可以添加到玻璃中，增加玻璃的耐候性，防止析晶。碳酸镁钙矿物也可作为制造钢的熔剂。另外碳酸镁钙矿物比石灰石硬，是一种极好的建筑材料，可以进入混凝土和重组产品的生产。国内常用碳酸镁钙矿物生产的金属盐有碳酸镁、硫酸镁、碳酸钙等，另外利用碳酸镁钙矿物可以生产氧化镁、氢氧化镁、金属镁。热活化碳酸镁钙矿物可以作为异质性催化剂前驱体利用菜籽油和棕榈仁油制备生物柴油(Chem.Eng.J.,2015,269,35-43)。但是，迄今尚没有采用简便的方法将天然碳酸镁钙矿物转化成钙镁铝晶体复合物材料。

钙镁铝晶体复合物材料具有化学组成比例可调控性，具有一定碱性特征，在光学、电子、磁性、催化、生物等领域均有用途，能过通过有效的组装方法，将各种功能阴离子客体引或一些特殊过渡金属元素引入，还可以获得各种功能材料，如低红外发射率材料、紫外阻隔材料、电催化材料、吸附剂、离子交换剂、催化剂和载体、医药材料、混凝土材料、热稳定剂，阻燃材料、减摩材料等。

以往的技术制备此类无机晶体材料的转化，均是采用可溶性铝盐、钙盐、镁盐、碱等混合、沉淀和进一步高温反应等多步过程。例如，2017年Kim等报道的复合材料(Printable organometallic perovskite enables large-area,low-dose X-rayimaging，Nature，2017，550,92–95)，就需要以金属盐溶液与氢氧化物等复杂反应，才能转化成功得到晶体复合物材料。通过可溶性铝盐、钙盐、镁盐、碱等，造成经济成本高、用水量大等缺陷。

(三)发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种以天然碳酸镁钙矿物为主要原料制备钙镁铝晶体复合物材料的方法。

一种钙镁铝晶体复合物材料的制备方法，其特征在于：所述的方法具体按照如下步骤进行：

(1)将碳酸镁钙矿物粉末溶于去离子水得到碳酸镁钙矿物水溶液，然后向所述的碳酸镁钙水溶液中加入盐酸，反应完全得反应液；所述碳酸镁钙矿物水溶液的浓度为0.01～0.10g/mL，所述的盐酸的加入量以所述的碳酸镁钙矿物水溶液的pH为依据，使碳酸镁钙矿物水溶液的pH为1.0～2.0；

(2)将AlCl3·6H2O加入去离子水中，得到AlCl3的水溶液；所述的AlCl3水溶液的浓度为0.1～1.0mol/L；