[發明專利]一種一維形貌類水滑石材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210113172.0
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102633285A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 呂志;侯麗娜;宋家慶;徐向宇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01F7/00
• 分類號: C01F7/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 霍京華

技術領域：

本發明涉及一種一維形貌類水滑石材料及其制備方法，屬于無機非金屬功能材料的制備領域。?

背景技術：

類水滑石(hydrotalcite-like?compounds，簡稱HTLs)是由OH^-八面體配位的二、三價金屬離子(M^II和M^III)陣列構成的帶正電荷的類氫氧鎂石(brucite-like)主體層板([M^II_1-xM^III_x(OH)₂]^x+)和層間客體水合陰離子(A^n-)構成的一類陰離子型層狀材料，因此也稱作陰離子黏土(anionic?clays)，其化學組成可表示為通式：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]A^n-_x/n·mH₂O，通常簡寫為M^IIM^III-A-HTLs。主體層板的可調變性和層間客體陰離子的可交換性是類水滑石化合物的主要特征。通過調變主體層板的金屬元素種類及組成、層間客體陰離子的種類及數量，可以獲得具有相同晶體結構、不同物理化學性質的HTLs材料，構成了一個極具研究潛力的寵大HTLs材料家族。廣泛應用于催化、吸附、離子交換和功能材料等領域。HTLs材料不僅可以直接用作催化劑，如催化Claisen-Schmidt縮合反應等。HTLs的焙燒產物(CHTLs)具有堿性、高比表面(100～300m²/g)、金屬元素分布均勻、高熱穩定性、記憶效應等特性，使其成為催化劑前驅體和催化劑載體的重要材料，在聚合、加氫、重整、甲烷化、甲醇合成、高級醇合成、烴類合成、流化催化裂化(FCC)等諸多反應體系中具有非常好的應用前景。?

現有HTLs的制備技術可分為一步法和多步法。一步法即由原料一鍋直接獲得目標LDHs的制備方法(One-pot?Synthetic?Method)，包括共沉淀?法(單滴法、雙滴法、成核/晶化隔離法和尿素法)、水熱法、機械研磨法等。多步法包括以HTLs作為前驅體(通常采用共沉淀等一步法制備)通過后處理(Post-modification)獲得目標HTLs的離子交換法、焙燒重構法和再沉淀法，以溶膠為前驅體的溶膠-凝膠法，以及用模板引導HTLs生長的犧牲模板法等。?

眾所周知，形貌是影響材料性能的重要因素。正因為此，形貌控制技術成為近年來材料制備領域的研究熱點。?

由于HTLs在層板二維方向上性質相同，所以一步法、以一步法制備產物為前驅體的離子交換法、焙燒重構法和再沉淀法，以及溶膠-凝膠法僅能獲得六邊形片層狀HTLs粉體。將六邊形片層狀HTLs粉體直接應用于催化、吸附、離子交換等工業過程，將帶來床層壓降大、擴散阻力大、催化劑易流失、不易分離，以及不易進行工藝放大等問題。制備特殊形貌大尺寸HTLs是解決這些問題的有效途徑之一。根據目前的文獻報道，僅犧牲模板法能夠獲得特殊形貌的HTLs，如Géraud等(Géraud?E，Prévot?V，Ghanbaja?J，Leroux?F.Chem?Mater，2006，18(2)：238)以聚苯乙烯(PS)為犧牲模板制備了骨架結構的HTLs。犧牲模板法需要在制備后期采用溶蝕、鍛燒等方法去除模板。HTLs溶于酸，500℃以上分解為混合金屬氧化物或尖晶石和金屬氧化物的混合物，使溶蝕法和鍛燒法在應用上都受到很大限制。而且，犧牲模板法步驟多、制備過程復雜、成本高，目前還難以實現工業化生產。?

一維形貌HTLs(如纖維狀HTLs、棒狀HTLs、條狀HTLs、HTLs晶須等)具有分散均勻、堆密度小等優點，在催化、吸附、離子交換等應用領域具有獨特的優勢、具有極大的應用潛力。有關一維形貌HTLs的制備技術尚鮮有報導，開發一維形貌HTLs的制備技術具有重要的現實意義。?

發明內容：

本發明的目的是提供一種一維形貌類水滑石材料及其制備方法。通過?固態含鎂前驅體與含鋁溶液和含碳酸根溶液間的固-液離子交換和同步晶相轉化過程制備出具有一維形貌的類水滑石材料，提高材料的分散均勻性，減小堆密度，使其更適于催化、吸附、離子交換等應用領域。?

本發明的一種一維形貌類水滑石材料，其化學式用如下通式表示：?