[發明專利]一種水滑石-蒙脫土層板交替結構復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510258963.6
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN104924706B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 李保山;宮慧彬
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B32B19/04
• 分類號: B32B19/04;B32B37/26
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 梁慶豐

技術領域

本發明涉及一種水滑石-蒙脫土層板交替結構復合材料的制備方法，具體地說，是涉及兩種帶有相反電荷的二維納米片即水滑石和蒙脫土單片層的制備，并進一步將這兩者復合為一種新層狀材料的方法，屬于無機納米層狀材料的制備技術領域。

背景技術

層狀雙金屬氫氧化物（Layered?Double?Hydroxide，LDH）是水滑石（Hydrotalcite，HT）和類水滑石化合物（Hydrotalcite-Like?Compounds，HTLCs）的統稱，由這些化合物插層組裝的一系列超分子材料稱為水滑石類插層材料（LDHs）。1842年Hochstetter（Hochstetter?C.?Untersuchung?über?die?Zusammensetzung?einiger?Mineralien[J].?Journal?Für?Praktische?Chemie,?1842,?27(1):375–378.）首先從瑞典的片巖礦層中發現了天然水滑石礦；二十世紀初人們由于發現了LDH對氫加成反應具有催化作用而開始對其結構進行研究；1969年Allmann等人（Allmann,?R.,?Jepsen,?H.P.?(1969)?Die?Structur?des?Hydrotalkits.?Neues?Jahrbuch?für?Mineralogie?Monatshefte,?1969,?544-551.）。通過測定LDH的單晶結構，首次確認了LDH的層狀結構；二十世紀九十年代以后，隨著現代分析測試手段的發展，人們對LDH的結構和性能的研究也不斷深化（Tagaya?H,?Sato?S,?Morioka?H,?et?al.?Preferential?intercalation?of?isomers?of?naphthalenecarboxylate?ions?into?the?interlayer?of?layered?double?hydroxides[J].?Chemistry?of?Materials,?1993,?5(10):1431-1433.）。

水滑石類化合物(LDHs)是一類具有層狀結構的無機功能材料。LDHs性能與其主體層板的化學組成、層板的陽離子特性、層板的電荷密度以及層間的陰離子交換量等因素密切相關。一般來講，只要金屬陽離子具有適宜的離子半徑和電荷數，均可形成LDHs層板。其化學組成可以表示為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂][A^n-x/n·mH₂O]，其中M²⁺為Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等二價金屬陽離子；M³⁺為Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等三價金屬陽離子；A^n-為陰離子，如CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO)₂^2-等無機和有機離子、配離子等。如果層間無機陰離子不同，則LDHs的層間距不同。當x值在0.2-0.33之間，即M²⁺/M³⁺摩爾比介于2～4之間時能得到結構完整的LDHs（JW?B,?PS.?B.?Layered?Double?Hydroxide?Stability.?1.?Relative?Stabilities?of?Layered?Double?Hydroxides?and?Their?Simple?Counterparts[J].?Chemistry?of?Materials,?1999,?11.）。在LDHs晶體結構中，由于受晶格能最低效應及其晶格定位效應的影響，使得金屬離子在層板上以一定方式均勻分布，即在層板上每一個微小的結構單元中化學組成均相同。