[发明专利]一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl-Br-CO3晶须及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种层状双金属氢氧化物LDH‑Cl‑Br‑CO₃晶须及其制备方法和应用。所述晶须的化学式为Mg₆Al₂（OH）₁₄ClBrCO₃·5H₂O；所述晶须通过金属阳离子Mg²⁺和Al³⁺与阴离子Br^‑、Cl^‑、CO3^2‑和OH^‑反应得沉淀后蒸发水分得到。本发明提供的层状双金属氢氧化物LDH‑Cl‑Br‑CO₃晶须为一种晶须状的类水滑石化合物，除具有孔径的可调变性、较大的比表面积和层间离子可交换性等类滑石类化合物的功能外，还具有晶须增韧补强的功能，在增韧补强材料，催化、阻燃、吸附材料等领域中具有非常广泛的应用前景。本发明提供的制备方法，工艺简单，适合大规模推广。

技术领域

本发明属于材料领域，更具体地，涉及一种层状双金属氢氧化物 LDH-Cl-Br-CO₃晶须及其制备方法和应用。

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。这种层状结构可用下表示如下：

由于HTLc有孔径的可调变性，又有较大的比表面积和层间离子可交换性，因此其在催化、阻燃、吸附、医药、基因存储等领域中具有非常广泛的应用前景。

对于LDH、HTLc类化合物，目前国内外许多从事这方面的研究做了大量工作，并在各自的领域内都取得了可喜的成果。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。在国内，北京化工大学对LDH 的研究取得了很大的成就。他们在设计含铜、钴、镍、有机酸、多酸等插层LDH 复合材料领域上取得了很大的研究成果。在国外，也有很多学者在制备LDH技术上、或者利用LDH作为催化剂合成众多重要的有机化合物和无机化合物上、又或者用作阻燃剂、吸附剂等研究上也取得了很多可喜的成果，提供了大量有用的实验数据。但至目前，LDH和HTLc类化合物主要为片状结构，晶须状的LDH 和HTLc类化合物几乎没有报道。而晶须状的无机材料具有增韧补强功能，如可开发晶须状的LDH或HTLc类化合物则可赋予LDH和HTLc类无机材料较好的增韧补强功能，以进一步扩宽其应用。