[發明專利]一種以普魯士藍為原料合成含鐵類水滑石的方法

有效

• 申請號: 201310153650.5
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103193276A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 徐賽龍;魯曉偉;霍瑞潔;張法智
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術領域

本發明屬于無機納米材料制備技術領域，特別涉及涉及一種利用顏料普魯士藍與二價過渡金屬鹽制備含鐵類水滑石的方法。

背景技術

類水滑石（LDHs），又稱為層狀復合金屬氫氧化物，是一種陰離子型粘土，其化學通式是[M^II_1-xM^III_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·yH₂O，其中M^II和M^III分別為二價和三價金屬陽離子，位于主體層板上；A^n–為層間陰離子；x為M^III/(M^II+M^III)的摩爾比值；y為層間水分子的個數。LDHs由于其層狀結構、使得層板元素具有可調變性，層間陰離子具有可交換性。這種在化學結構上表現出來的特殊性質不但使其具有離子交換性能，而且在電化學、催化、吸附、離子交換、光學材料、生物傳感技術等領域具有很廣泛的應用。近年來，LDHs因其在堿性電解液中表現出良好的超電容特性，被作為一類極具發展潛力的超級電容器電極材料而成為眾多科研工作者的研究焦點。目前，制備具有良好電化學性能的LDHs超級電容器電極材料的方法很多，其中一類典型的方法是構筑具有微/納結構的LDHs電容器電極材料。該方法可有效結合納米材料和微米材料的各自優點，即發揮納米材料的動力學優勢和微米材料的熱力學穩定性，得到性能優異的電容器電極材料。例如Shao等制備了核-殼、蛋黃-殼、中空結構的NiAl-LDH，研究發現中空結構的NiAl-LDH在超級電容器性能應用方面具有較高的比電容，良好的充放電循環性能(Chem.Mater.2012,24,1192-1197)。然而，單一組分納/微結構的性能提高程度有限，遠不能滿足超級電容器的實際應用需求。近年來，納米碳材料，如碳納米管和石墨烯，通過作為載體或基質與NiAl-LDH復合，獲得了超級電容器性能明顯改善的NiAl-LDH/碳復合體系，以其顯著的電化學優勢成為研究的熱點和焦點（Energy?Fuels?2010,24,3346–3351;Chem.Mater.2010,22,974–987）。例如Gao等利用片狀石墨烯為載體，將NiAl-LDH片生長在石墨烯表面，明顯提高復合材料的導電性能，從而使該復合材料的比電容顯著增大，經2000圈后循環性能仍然穩定(Chem.Mater.2011,23,3509-3516)。盡管這類LDH/碳復合材料在性能方面有所提高，但如何高效利用復合組分的結構設計、多步驟的反應過程和多種參數的調控，發展一類組分易調變、步驟簡單的合成方法制備出LDHs性能良好的超級電容器復合材料，是當今電化學領域一個值得探索的課題。

普魯士藍(Prussian?Blue，化學名稱：亞鐵氰化鐵；結構式：Fe₄[Fe(CN)₆]₃)作為顏料分子，因色澤鮮艷，著色力強，廣泛用于造漆、油墨、繪畫顏料和蠟筆、涂飾漆布、漆紙以及塑料制品的著色。近年來，由于普魯士藍膜及其類似物在電色顯示、電催化和固體電池、分子磁體研究等方面具有諸多應用而受到廣泛關注。利用普魯士藍為原料合成含鐵類水滑石，不僅可以探索出新穎、簡便的方法制備出含鐵類水滑石，并且可綜合利用類水滑石及普魯士藍的電容性能，在電化學領域擁有很大的潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種以顏料普魯士藍和過渡態二價金屬鹽為原料，合成含鐵類水滑石的新型制備方法。