[发明专利]一种层状双金属氢氧化物LDH-CO3

说明书

本发明公开了一种层状双金属氢氧化物LDH‑CO₃‑SO₄^2‑晶须的制备方法及其应用。该制备方法包括如下步骤：S1.配制MgCO₃溶液与Al₂(SO₄)₃溶液，混合后加碱调节混和溶液的pH值至7.40；S2.在S1的混合溶液中加入1.40~1.60 mol/LNa₂CO₃溶液至体系pH值为8.0，蒸发结晶至沉淀完全，蒸发过程中每8.7~9.3h检测一下体系pH，加碱使得体系pH值增加0.05，过滤洗涤沉淀即得到层状双金属氢氧化物LDH‑CO₃‑SO₄^2‑晶须，晶须的化学式为Mg₆A_l2(OH)₁₄CO₃SO₄·4H₂O。本发明的制备方法通过控制投料比、反应体系pH值、反应温度和反应时间形成具有特殊形貌、组成和晶体结构的LDH‑CO₃‑SO₄^2‑晶须，制备方法简单环保，高效节能，得到的LDH‑CO₃‑SO₄^2‑晶须可广泛应用于增韧补强材料、催化材料、阻燃材料和吸附材料中。

技术领域

本发明属于层状双金属氢氧化物材料领域，更具体地，涉及一种层状双金属 氢氧化物LDH-CO₃-SO₄^2-晶须的制备方法及其应用。

背景技术

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite，HT)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds，HTLc) 的统称，是一类重要的无机功能材料，具有催化、吸附、阻燃等功能，是一种环 保型的多功能无机材料。最典型的LDH是Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃.4H₂O，也称镁铝水 滑石，如果此镁铝水滑石中的Mg²⁺、A1³⁺或CO₃^2-离子被其他离子所取代，即可 得到类水滑石(HTLc)。

HTLc的通式是： (其中M²⁺为二价金属离子，如Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等；M³⁺为 三价金属离子，如Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等；A为层间阴离子，如CO₃^2-、NO^3-、 Cl^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO)₂^2-等；m为层间结合水数目)。由所组成的板层称为金属板层，由组成的层称为阴离子层，这种层状结构 如图1所示。

对于LDH化合物，国内外的研究主要集中在金属板层二价阳离子的置换上， 例如将镁离子置换为铜离子或钴离子等，也有的设计将阴离子置换为一些诸如氨 基酸等有机生物分子的。北京化工大学设计了含铜、钴、镍、有机酸、多酸等插 层LDH复合材料，在国外也有很多学者研究了LDH制备技术，利用LDH作为 催化剂合成众多了重要的有机化合物和无机化合物，用作阻燃剂、吸附剂等研究。 但至目前，对制备LDH-CO₃-SO₄^2-晶须的报道还是检索不到，能检索到将LDH 制备为晶须形状的报道也很少，且其制备路线大都是以某种晶须(例如氢氧化镁 晶须)作为前驱物的，制备技术路线冗长、成本高等。