[發明專利]一種新型四元類水滑石(LDHs)及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210208047.8
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102815752A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 劉躍軍;高鑫;劉亦武
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及材料科學領域，特別是一種新型四元類水滑石(LDHs)及其制備方法和應用。

背景技術

歐盟2003年頒布的《關于報廢電氣電子設備指令》和《關于在電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令》使我國每年受其直接影響的電器產品出口額達317億美元。目前我國社會上的多數阻燃劑、熱穩定劑、紅外吸收材料等產品，仍以有害的有機化工產品為主，因此清潔高效的功能性無機化工產品越來越受到人們的重視，但是目前市場上只占較少比例的無機產品遠遠無法滿足社會的巨大需求，因此，開發新型無毒環保的無機阻燃劑符合市場需求和可持續發展要求。目前市場上的無鹵環保阻燃劑，阻燃劑填充量大，阻燃效率不高，且引起復合材料加工工藝及產品性能的問題比較嚴重。而LDHs不但具有類似分子篩的特性，可直接作為阻燃膨脹層的剛性支撐，而且層板含有大量羥基、CO₃^2-、無定形水和結晶水，受熱時分解釋放出的H₂O和CO₂能夠稀釋氧氣，阻隔可燃性氣體而具有阻燃抑煙作用，同時吸收大量的熱，能降低燃燒體系的溫度；并且LDHs經500?℃-600?℃高溫分解后形成多孔、比表面大的復合金屬氧化物，吸附燃燒過程中產生的煙霧，起到抑煙作用；而且LDHs特殊的層狀結構和層間離子的可交換性，賦予了材料一些特殊的理化性能，有望實現少的添加量和高的阻燃效率，達到真正的高效阻燃，在低煙、無鹵、無毒、環保的環境要求下日益受到重視。

目前，有些研究者已合成了二元LDHs(如MgAl-CO₃)和三元LDHs(如MgAlZn-CO₃)，并在阻燃高分子中得到應用。而某些元素(如Zn、Fe)的引入將大大改善LDHs的阻燃抑煙性能。據我們所查資料，合成四元LDHs的研究未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型四元類水滑石(LDHs)材料。

本發明的另一目的在于提供上述這種新型四元類水滑石(LDHs)材料的制備方法。

本發明還有一個目的在于提供上述一種新型四元類水滑石(LDHs)材料的應用，這種新型四元類水滑石可廣泛應用于催化劑、酸吸附劑、分子容器、阻燃材料、醫藥與生物材料、光電材料等領域。

本發明的目的是這樣實現的：采用兩種二價化合物(M²⁺)和兩種三價金屬化合物(M³⁺)以及沉淀劑和改性劑為原料；制備的步驟為：(1)稱取一定量的沉淀劑、M²⁺，M³⁺和改性劑分別溶于去離子水中攪拌溶解后進行超聲處理。(2)將超聲處理后的混合溶液加入到自制霧式錐形反應器中保持PH值在8～11經高壓室霧化后進行成核反應。(3)成核反應結束后轉移到晶化釜中于70～100℃下晶化4～8h，離心、洗滌后，置于真空干燥箱內干燥，最后得（如MgAlZnFe-CO₃?LDHs）產品。其中，原料中含有兩種二價陽離子金屬化合物(M²⁺)，如：Mg²⁺、Zn²⁺或與其半徑大小相近的Ni²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Cu²⁺等當中的任意兩種；兩種三價陽離子金屬化合物(M³⁺)，如：Al³⁺、Fe³⁺與其半徑大小相近的Cr³⁺、Sc³⁺當中的任意兩種；層間陰離子，如：CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO^-)₂等無機或有機陰離子；沉淀劑為NaOH、碳酸鹽、氨水和尿素當中的任意一種或兩種；改性劑為聚乙二醇、硅烷偶聯劑、油酸和酞酸酯偶聯劑當中的任意一種或兩種。而原料中的二價化合物(M²⁺)和兩種三價金屬化合物(M³⁺)的摩爾比為=10～0.5:1；沉淀劑的用量為LDHs理論產量的10～50?wt%；改性劑的用量為LDHs理論產量的1～30?wt%。