[發(fā)明專利]一種類水滑石-高嶺土復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110064457.5
• 申請(qǐng)日: 2011-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN102674384A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一萌;蘇秦;吳海虹;何鳴元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/40
• 分類號(hào): C01B33/40;C01F7/02
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陰離子層狀結(jié)構(gòu)功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種類水滑石-高嶺土復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

類水滑石?(Hydrotalcite-like?Compound)?是一種陰離子無機(jī)層狀材料，其晶體屬于六方晶系，它由帶正電荷的金屬氫氧化物層板和填充于層間的陰離子及中性水分子組成。其化學(xué)通式：????????????????????????????????????????????????，其中和是分別位于層板上的二價(jià)和三價(jià)的金屬陽(yáng)離子，x是的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，A^n-為層間陰離子，m代表層間結(jié)晶水?dāng)?shù)。類水滑石層板中的金屬陽(yáng)離子可被與之半徑相近的其他金屬陽(yáng)離子同晶取代，層間陰離子亦可被其他陰離子交換，故類水滑石材料具有較大程度的可調(diào)變性。類水滑石材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其在催化、吸附分離、光電磁材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

合成垂直基質(zhì)生長(zhǎng)的類水滑石薄片已有報(bào)道，在文獻(xiàn)（1）Adv.Mater.,2006,18:3089-3093中，段雪等使用原位晶化法，利用經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的鋁片為基質(zhì)，且由基質(zhì)提供鋁源，使用氨水作為pH調(diào)節(jié)劑，合成出垂直于基質(zhì)生長(zhǎng)的硝酸根插層鎳鋁水滑石，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)具有超疏水性能。

在文獻(xiàn)（2）Chemical?Engineering?Science,2007,62:6069-6075中，段雪等使用表面經(jīng)磺化處理的聚苯乙烯為基質(zhì)，使用尿素調(diào)節(jié)pH合成出垂直基質(zhì)生長(zhǎng)的鎂鋁水滑石，并對(duì)生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)過程及合成條件進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

在文獻(xiàn)（3）Chemical?Engineering?Science,2008,63:4055-4062中，段雪等利用經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的鋁片為基質(zhì)，且由基質(zhì)提供鋁源，使用氨水作為pH調(diào)節(jié)劑，合成出垂直于基質(zhì)生長(zhǎng)的碳酸根插層鎂鋁水滑石，通過氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒再水合的方法進(jìn)行活化，考察了其在醇醛縮合反應(yīng)中的催化性能。

在文獻(xiàn)（4）Ind.Eng.Chem.Res.,2009,48:10864-10869中，段雪等利用經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的鋁片為基質(zhì)，且由基質(zhì)提供鋁源，使用尿素作為pH調(diào)節(jié)劑，合成出垂直于基質(zhì)生長(zhǎng)的碳酸根插層鎂鋁水滑石，經(jīng)過高溫焙燒后生成的鎂鋁復(fù)合金屬氧化物薄片仍能保持垂直于基質(zhì)的形貌，并發(fā)現(xiàn)此物質(zhì)有較低的介電常數(shù)。

本發(fā)明提出使用高嶺土為基質(zhì)，通過原位合成技術(shù)，合成得到的類水滑石-高嶺土復(fù)合材料中類水滑石薄片生長(zhǎng)于高嶺土基質(zhì)表面，兩者之間的角度為大于0度且小于180度。本發(fā)明制備方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，為在高嶺土表面原位合成類水滑石材料提供一種新的思路，具有較廣的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供一種類水滑石-高嶺土復(fù)合材料，創(chuàng)新地將高嶺土作為基質(zhì)，克服了以往原位晶化類水滑石材料中水滑石晶體取向性差、易脫落等技術(shù)缺陷，既保持高嶺土的高強(qiáng)度，又使水滑石與高嶺土結(jié)合牢固不易脫落。同時(shí)，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中同類材料，本發(fā)明類水滑石-高嶺土復(fù)合材料中的類水滑石薄片在高嶺土基質(zhì)上成角度生長(zhǎng)，而不是簡(jiǎn)單包裹或物理混合，形貌較為規(guī)則。本發(fā)明類水滑石-高嶺土復(fù)合材料的制備方法中，以高嶺土為基質(zhì)，類水滑石薄片成角度生長(zhǎng)于高嶺土基質(zhì)上，互相不平行，使用經(jīng)活化的高嶺土作為基質(zhì)和唯一鋁源原位合成類水滑石-高嶺土復(fù)合材料。本發(fā)明制備方法具有操作簡(jiǎn)單、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種類水滑石-高嶺土復(fù)合材料，其特征在于，包括類水滑石薄片和高嶺土基質(zhì)；其中，所述類水滑石薄片生長(zhǎng)于所述高嶺土基質(zhì)上，兩者之間的角度為大于0度且小于180度。

本發(fā)明中，所述類水滑石薄片可呈直立狀生長(zhǎng)于高嶺土基質(zhì)上，兩者之間的角度α為90度或接近90度。

本發(fā)明還提供了一種所述類水滑石-高嶺土復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步驟：

1）?高嶺土基質(zhì)預(yù)處理：將高嶺土原粉升溫至高溫條件下進(jìn)行焙燒；

2）?將尿素和可溶性二價(jià)無機(jī)鹽溶于去離子水中，再加入步驟1）所得的所述高嶺土，并于室溫下攪拌并升溫晶化后，通過去離子水洗滌、過濾、干燥后，得到所述的類水滑石-高嶺土復(fù)合材料。

本發(fā)明制備方法中，所述步驟1）中所述高嶺土原粉在升溫、焙燒之前可通過噴霧成型制成微球，所述微球直徑大小20-150μm。

本發(fā)明制備方法中，所述步驟1）中所述升溫速率1-10℃/min；所述高溫條件為500-900℃，所述焙燒的時(shí)間是1-5h。