[發明專利]一種均勻致密透明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200710122132.1
• 申請日: 2007-09-21
• 公開（公告）號: CN101157475A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 王連英;張英超;王祎鵬;尹平
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01G1/00
• 分類號: C01G1/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

所屬領域

本發明屬于層狀雙金屬氫氧化物領域，特別提供了一種均勻致密透明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜及其制備方法，在空氣-水界面處制備均勻致密透明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜。

背景技術

層狀雙金屬氫氧化物也稱類水滑石(LDHs)，是一種重要的無機功能材料。LDHs具有層狀結構，其主體層板元素組成、層間客體陰離子種類和數量等均有可調控性。這些特點使LDHs具有多種優異的物理化學特性，在離子交換、吸附、催化、高分子改性、光學材料、磁學材料、電學材料等許多領域展現出極為廣闊的應用前景。目前，國內外對LDHs的研究和應用一般均局限于LDHs粉體材料，然而LDHs粉體材料存在著易流失、回收困難等缺點。膜材料相對于粉體材料，更有利于器件化，這將大大拓寬其在工業上的應用，而且對于取向性的薄膜，其電、光、磁等各方面的功能性都會有很大的提高。

與其它層狀材料不同的是，LDHs不易制備成薄膜，因而阻礙了LDHs材料的一些應用開發以及器件化。目前文獻報道的關于LDHs薄膜的制備方法有限，主要有一步合成法和兩步合成法兩大類。一步合成法的實例如文獻Chem.Lett.，2005，34，1610中，Lei等首先將聚苯乙烯基片用濃硫酸進行磺化處理，之后利用尿素法在其表面制備得到了垂直取向致密的Mg-Al水滑石薄膜；文獻Adv.Mater.，2006，18，3089中，Duan等人以陽極氧化鋁/鋁為基片，采用原位生長法制備得到了具有超疏水性能的Ni-Al水滑石薄膜。兩步合成法如文獻Adv.Mater.，2001，13，1263中，6andner等人首先制備得到LDHs的膠體，之后將其澆鑄沉積在玻璃基片上獲得了烷氧基插層的鎂鋁LDHs膜；文獻Thin?Solid?Films，2001，397，255中，Akihiko等人利用LB的方法首先在云母基片上負載了帶負電荷的釕金屬配合物，之后利用其與帶正電荷LDHs粒子間的靜電作用制備了Ni-Al水滑石與含釕金屬配合物的雜化薄膜；文獻Chem.commun.，2007，2，123中，Wang等人首先制備得到均分散的LDHs納米粒子，然后采用“溶劑蒸發法”將其有序組裝制備LDHs薄膜。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種均勻致密透明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜及其制備方法，無需基片支撐、均勻致密透明的雙金屬氫氧化物薄膜的制備方法-氣液界面法，在溶液的表面張力和pH梯度共同作用下在空氣-水界面處制備均勻致密透明的LDHs薄膜，以實現多功能材料LDHs的器件化。

本發明提供的均勻致密透明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜，膜是在空氣-水的界面處形成的，成膜過程中無需基片的支撐，克服了基片對LDHs薄膜制備的影響。膜層的化學通式為

[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，

其中M²⁺代表Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺中的任何一種，M³⁺代表Al³⁺、Fe³⁺中的任何一種，A^n-為NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-中的任何一種，0.2≤x≤0.33，0≤m≤2。

該LDHs薄膜均勻、致密，光滑，膜的厚度在微米級，隨著反應時間的延長而增加。

本發明的層狀雙金屬氫氧化物薄膜具體合成步驟如下：

A、配制可溶性二價無機鹽M²⁺Y和可溶性三價無機鹽M³⁺Y的混合液，溶液中總的金屬離子濃度為0.1-0.3mol/L，二價三價金屬陽離子摩爾濃度比(M²⁺/M³⁺)為2-4∶1；

B、配制質量百分比濃度為0.5-2％的稀氨水溶液；

C、量取等體積的鹽溶液和堿溶液于培養皿中，將其置于密封的干燥器中，20-30℃下反應4-24h。反應結束后將空氣-水界面處的膜轉移到去CO₂水中以洗去附著的未反應的混合鹽，洗滌1-5次后將其轉移到干凈的基片上10～40℃下進行干燥。所述的基片為載玻片、硅片或二氧化硅等。