[发明专利]制备水滑石及其金属氧化物的方法

说明书

本发明涉及水滑石的制备。水滑石系带有层状结构的金属氢氧化物并属于阴离子粘土矿类。此外，本发明还涉及通过对本发明制备的金属氢氧化物的煅烧制备的金属氧化物。

正如金属氢氧化物是制备耐火材料、陶瓷材料和多相催化剂的载体材料的原料，它是制备金属氧化物的重要的前体。在大自然中金属氢氧化物大多以混合的金属氢氧化物的形式存在。有多种层状结构特征的粘土矿。大多数粘土矿是阳离子粘土矿，在该粘土矿中阳离子(例如Na⁺、Ca²⁺等)存在于金属氢氧化物负电荷层之间。其次是阴离子粘土矿，在该粘土矿中阴离子存在于正电荷金属氢氧化物层之间。很多这种阴离子粘土矿由镁和铝等主族金属的氢氧化物和镍、铬、锌等过渡金属的氢氧化物构成。这类粘土矿的结构由氢氧化镁Mg(OH)₂的水镁石结构衍生出。在此一些二价的Mg(OH)₆^4-八面体可以由Al(OH)₆^3-八面体替代。例如其晶胞理想式为Mg₆Al₂(OH)₁₈^*4H₂O的Meixnerit和水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃^*4H₂O。根据已有技术，镁与铝的比例可在1.4至4之间变化。金属氢氧化物八面体通过边棱连接成层。在层之间存在水及用于实现电荷平衡的所需的间隙阴离子。阴离子可以具有简单的特性，例如OH^-、CO₃^2-、Cl^-或SO₄^2-，它们也可以具有复杂的特性，例如庞大的有机或无机阴离子。该阴离子是通过简单的阴离子交换或所需阴离子存在的情况下通过酸处理置入层中的。

在文献中对制备阴离子层状结构的粘土矿的方法做了多方面的说明。其中始终是把作为起始物质的金属盐置入溶剂中中并在特定的PH范围内相互混合。例如制备用于药用的水滑石的美国专利US-PS4539306及W.T.Reichle在催化杂志1985，94期，547-557页和J.G.Nunan等在无机化学1989，28期，3868-3874页中的叙述。Misra等在US-PS5075089中描述了采用高温下置换阴离子的方法制备带有层扩展间隙阴离子的水滑石。有关采用阴离子置换方法置入庞大有机阴离子的范例参见：G.Lagaly等，无机化学1990，29期，5201-5207页。Miyata等在粘土和矿物，1977，25期，14-18页中对采用MgCl₂和Al₂(SO₄)₃盐溶液与NaOH溶液混合的方法对镁/铝-水滑石的制备做了说明。在EP-A1-0536879中对带有层扩展无机阴离子例如B(OH)^4-、V₄O₁₂^4-、V₂O₇^4-或HV₂O₇^3-的阴离子层状结构的粘土矿的制备做了说明。在此文献中，也是用金属盐溶液在一定的PH条件下与待嵌入的盐的溶液进行混合。有关采用阴离子层状结构的粘土矿作催化剂的应用范例参见：US-PS4774212和US-PS4843168以及EP-A1-0536879和M.Drezdon，ACS-Symp.Ser.，(新型矿物多相催化剂)，1990，437期，140-148页。

由于采用由金属盐溶液来制备，决定了这仅能是一种费时的非连续的合成过程，因而大大阻碍了迄今对阴离子层状结构的粘土矿的推广使用。

此外，众所周知，催化剂的纯度是一个重要的标准。尤其是碱金属或碱土金属杂质影响很大。但采用金属盐不能或仅在付出极高的代价并因此花费很高的费用才能避免这类杂质。另外迄今还尚未有一种不需要附加的后续的离子交换就可以制备水滑石类的在层中仅具有OH^-离子的粘土矿物。