[發明專利]一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法

有效

• 申請號: 201611177285.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106830022B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李寶光;李海濱;許永姿;戴歡;謝偲偲
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01G9/02;C01G53/04;C01G51/04;B82Y40/00
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物(LDH)的方法，所述方法，包括：選用二價金屬陽離子和三價陽離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝10.0下，持續攪拌后，離心洗滌后鼓風烘干，合成有機改性的LDH的粉末；將一定量的LDH粉末研磨后，加入含六圓環的醇中，震蕩攪拌后超聲，獲得LDH穩定層離在溶劑醇中的膠態懸浮液；本發明通過系統地考察層間陰離子與溶劑間相互作用對LDH層離性的影響，從而得到了一種層離LDH的方法；這種方法使用常見易得、環境友好的溫和溶劑，與層間離子匹配，同時使用常見的陰離子表面活性劑改變層間的化學環境，可實現LDH大量層離，形成的層離液體系本身穩定。

技術領域

本發明屬于二維納米材料制備技術領域，尤其涉及一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法。

背景技術

層狀無機物如果在溶劑中發生層離，就可以形成厚度為納米級尺寸的片層。這樣的納米片層不但長徑比高，且具有大量的表面和界面原子。作為各向異性的二維納米構筑基元，層離在溶劑中的納米片層再經過靜電沉積、吸附凝聚或L-B技術等過程，能形成納米多層膜、核－殼納米結構以及納米復合物等多種功能和結構材料。廣泛作為催化、電學、磁學、光學和力學材料使用。

層狀雙氫氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一類特殊的層狀無機物。LDH的獨特之處在于：①LDH是唯一的一族陰離子粘土，即片層帶正電荷，層間是陰離子；而且片層組成是混合金屬氫氧化物八面體的單層，具有高韌性和高長徑比；②LDH是可通過調節金屬陽離子種類、比例以及層間陰離子種類而獲得的性能各異的一族層狀材料，適用范圍廣；③LDH的合成方法簡單且環境友好，具有生物相容性，在食品包裝和醫藥等領域的應用潛力巨大。

2012年，牛津大學的研究者在雜志Chemical Reviews上發表文章總結了關于雙氫氧化物納米片層的合成和應用的研究進展，在結論中強調了“當前，從沒有團聚的溶劑分散狀態中獲得層離的單獨的LDH納米片層仍然是巨大的挑戰”[Chemical Reviews,2012,112(7),4124-4155]。總的看來，目前已經發現可層離LDH的方法主要是使用沸騰的丁醇、丙烯酸酯類聚合物單體、甲苯和甲酰胺等溶劑。

這些方法還不能避免有毒溶劑以及高沸點的強極性溶劑的使用，后者將在層離之后的材料制備過程中很難完全脫除，甚至可能會發生化學反應產生副產物。并且，目前的層離液體系還存在層離量小及不穩定的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，旨在解決目前的層離方法還不能避免有毒溶劑以及高沸點的強極性溶劑的使用，有毒溶劑以及高沸點的強極性溶劑在層離之后的材料制備過程中很難完全脫除，甚至可能會發生化學反應產生副產物；并且，目前的層離液體系還存在層離量小及不穩定的問題。

本發明是這樣實現的，一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，所述在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，具體步驟包括：

步驟一，制備層間有機改性的LDH：選用二價金屬陽離子和三價陽離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝9.0～10.0下，70℃～75℃經24小時持續攪拌后，離心洗滌后75℃下鼓風烘干，合成有機改性的LDHs的粉末；

步驟二，層離LDH：將0.01g～0.1g的LDHs粉末研磨后，加入10ml含六圓環的醇中，震蕩攪拌后超聲10分鐘，獲得LDHs穩定層離在溶劑醇中的膠態懸浮液。

進一步，步驟一中的改性劑種類為十二烷基硫酸鈉SBS、十二烷基磺酸鈉SDS或十二烷基苯磺酸鈉SDBS中的一種。

進一步，步驟一中的合成方法采用雙金屬離子恒定pH共沉淀法。

進一步，步驟一中的雙金屬離子種類為鎂鋁、鋅鋁、鎳鋁和鈷鋁，所形成的雙氫氧化物中二價金屬與三價金屬離子的摩爾比范圍是2.5：1～3.5：1。