[發(fā)明專利]負(fù)載高分散富勒烯的水滑石材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210126515.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN102659081A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淄博職業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): C01B13/14
• 分類號(hào): C01B13/14
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載高分散富勒烯的水滑石材料及其制備方法。

背景技術(shù)

水滑石(Layered?Double?Hydroxides，簡(jiǎn)稱LDHs)，是一類陰離子型層狀材料，其化學(xué)組成為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O。這種材料是由相互平行的層板組成，層板帶有永久正電荷。M²⁺，M³⁺即二價(jià)和三價(jià)金屬陽(yáng)離子，層間具有可交換的陰離子A^n-以維持電荷平衡。水滑石層板間元素存在強(qiáng)共價(jià)鍵作用，層間陰離子與層板以離子鍵相連，整個(gè)晶體呈電中性。因水滑石獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)及層間陰離子的可交換性，向水滑石層間引入功能性陰離子，可以制備不同功能的插層材料，廣泛應(yīng)用于催化、吸收、離子交換等領(lǐng)域。

富勒烯(C₆₀)是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，因?yàn)樗嗡谱闱颍置闱蛳₆₀是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，它具有60個(gè)頂點(diǎn)和32個(gè)面，其中12個(gè)為正五邊形，20個(gè)為正六邊形。其相對(duì)分子質(zhì)量約為720。在C₆₀分子中，每個(gè)碳原子用一個(gè)p軌道互相重疊形成一個(gè)含60個(gè)π電子的閉殼層電子結(jié)構(gòu)，因此在近似球形的籠內(nèi)和籠外都圍繞著π電子云。分子軌道計(jì)算表明，富勒烯具有較大的離域能。目前的研究發(fā)現(xiàn)C₆₀有許多優(yōu)異性能，如超導(dǎo)、強(qiáng)磁性、耐高壓、抗化學(xué)腐蝕等。科學(xué)人員進(jìn)一步采用特殊的技術(shù)將C₆₀分子分散地固定于固體的表面或?qū)娱g，發(fā)現(xiàn)這些材料具有與C₆₀晶體不同的性質(zhì)。

在文獻(xiàn)(1)J.Am.Chem.Soc.，1996，118：4411-4418中，Soofin?Cheng等人首先將C₆₀插層入十二烷基硫酸根修飾的水滑石中，并檢測(cè)了該復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)、熱重、紅外光譜和核磁等方面的特性。研究發(fā)現(xiàn)與自由狀態(tài)的C₆₀相比，進(jìn)入水滑石層間的C₆₀的光譜和核磁譜圖都有了明顯差異，他們提出這是由于進(jìn)入二維限域空間后C₆₀運(yùn)動(dòng)明顯受限所致。

在文獻(xiàn)(2)J.Am.Chem.Soc.，2004，126：8561-8568中，Dimitrios?Gournis等人將陽(yáng)離子修飾的富勒烯插層入蒙脫土的層間，進(jìn)一步分析了該材料的晶體結(jié)構(gòu)、熱重、紅外光譜以及電學(xué)等方面的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這種材料在電學(xué)方面有非常獨(dú)特的性質(zhì)。

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)有關(guān)富勒烯固定于萘乙酸插層的水滑石層間的文獻(xiàn)及專利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種負(fù)載高分散富勒烯的水滑石材料及其制備方法，制備出的富勒烯與萘乙酸插層的水滑石材料，C₆₀與萘乙酸的相互作用力強(qiáng)，插層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

本發(fā)明所述的負(fù)載高分散富勒烯的水滑石材料，是先制備水滑石前體，再將萘乙酸根插層水滑石，在層間形成含有大量萘基團(tuán)的疏水性環(huán)境，然后將富勒烯固定于水滑石層間，本發(fā)明的富勒烯與萘乙酸插層的水滑石為超分子結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)為類水滑石材料的晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為：

[(M²⁺)_1-x(M³⁺)_x(OH)₂]^x+(NAA^-)_x(C60)_y·mH₂O

其中x＝0.25～0.33，y＝0.05～0.1，m＝3～6，m為層間結(jié)晶水分子的數(shù)量，M²⁺為二價(jià)金屬離子，M³⁺為三價(jià)金屬離子Al³⁺。

所述M²⁺為Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺或Co²⁺，優(yōu)選Zn²⁺或Ni²⁺；

所述的負(fù)載高分散富勒烯的水滑石材料的制備方法，包括如下步驟：

A、水滑石前體的制備：