[發(fā)明專利]一種有機酸陰離子插層水滑石的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010426741.1
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111875492B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋宇飛;張分地;林長亙;陳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07C53/10
• 分類號: C07C53/10;C07C51/41;C07C59/08;C07C59/06;C07C57/04;C07C53/122;C07C53/16;C07C63/70;C07C63/04;C07C63/26;C07C201/12;C07C205/57;C07C55/06;C07C5
• 代理公司: 北京太兆天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

本發(fā)明公開了一種有機酸陰離子插層水滑石的制備方法。該方法直接采用碳酸根水滑石和有機酸為反應(yīng)物，根據(jù)“強酸置弱酸”原理，在醇溶劑中碳酸根水滑石和有機酸反應(yīng)脫嵌碳酸根，成功的一步制備了單一有機酸陰離子插層水滑石。該制備方法原料易得，工藝流程簡單，室溫下就可進行無需加熱，反應(yīng)迅速，反應(yīng)用時很短，具有廣泛的適用性，為多種類有機酸陰離子插層水滑石提供了可行的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種有機酸陰離子插層水滑石的制備方法，屬于復合功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水滑石是由層間陰離子與帶正電荷的層板有序組裝而成的化合物。其通式為：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂](A^n-)_x/n·mH₂O。其中M²⁺，M³⁺為金屬陽離子，A^n-為層間陰離子，0.2x/(1-x)0.5，0m100。這種特殊的二維層狀結(jié)構(gòu)，使得水滑石具有許多獨特的性質(zhì)。比如層板離子可調(diào)性、層間離子可交換性、記憶效應(yīng)等。水滑石的這些性質(zhì)決定著它廣泛應(yīng)用于催化劑、醫(yī)藥載體、功能添加劑等領(lǐng)域。

水滑石-有機復合材料一直以來是一類研究熱點材料，這種材料通過將有機物和水滑石結(jié)合，結(jié)合了有機物和無機物各自的特性，具有廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)有機酸陰離子插層水滑石的制備方法主要有以下三種：共沉淀法，焙燒復原法，離子交換法。共沉淀法與制備碳酸根水滑石的方法類似，只是將碳酸鈉的堿溶液換成預插層陰離子的堿溶液，再與含有層板金屬陽離子的鹽溶液共同混合。需要注意的是整個過程都需要嚴格隔絕CO₂，防止污染。焙燒復原法是利用水滑石的“記憶效應(yīng)”，通過將焙燒產(chǎn)物LDO加入有機陰離子鹽溶液中。這個過程中，部分水滑石層板結(jié)構(gòu)得以恢復，從而使陰離子進入層間，得到產(chǎn)物。該方法操作復雜，需要嚴格控制升溫速率及焙燒溫度，稍有不慎就會破壞水滑石層板結(jié)構(gòu)，并且產(chǎn)物中往往含有一些金屬氧化物殘留。離子交換法是目前來說使用最廣泛的方法。它是先將碳酸根水滑石交換成硝酸根水滑石再與有機酸鹽溶液反應(yīng)得到產(chǎn)物。可以看出傳統(tǒng)離子交換法是比較繁瑣的，首先需要先將碳酸根水滑石轉(zhuǎn)化為硝酸根，還要將有機酸交換成其鈉鹽形式，并且整個步驟都需要嚴格控制CO₂。綜上所述，傳統(tǒng)有機酸陰離子插層水滑石的制備方法均存在不同的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種簡單、高效的制備有機酸陰離子插層水滑石的方法。本發(fā)明直接采用碳酸根水滑石和有機酸為反應(yīng)物，根據(jù)“強酸置弱酸”原理，在醇溶劑中碳酸根水滑石和有機酸反應(yīng)脫嵌碳酸根，成功的一步制備了單一有機酸陰離子插層水滑石。該制備方法原料易得，工藝流程簡單，室溫下就可進行無需加熱，反應(yīng)迅速，反應(yīng)用時很短，具有廣泛的適用性，對多種類有機酸陰離子插層水滑石提供了可行的方法。

所述的有機酸陰離子插層水滑石的制備方法一：將碳酸根水滑石分散在醇溶劑中；將有機酸稀釋在醇溶劑中；將得到的有機酸的醇溶液逐滴加入到劇烈攪拌的碳酸根水滑石分散液中，室溫下攪拌反應(yīng)10-30分鐘，待反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)物過濾、醇溶劑洗滌、真空干燥，得到有機酸陰離子插層水滑石。

所述的方法一中的有機酸為乙酸、氯乙酸、二氯乙酸、丙酸、丙烯酸、對氟苯甲酸、對甲基苯甲酸、對硝基苯甲酸、對苯二甲酸、對羥基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、三氯乙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苯甲酸、甲基磺酸。

所述的有機酸陰離子插層水滑石的制備方法二：將碳酸根水滑石分散在醇溶劑中；將冰醋酸稀釋在醇溶劑中；將有機酸稀釋在醇溶劑中；首先將得到的冰醋酸的醇溶液逐滴加入到劇烈攪拌的碳酸根水滑石分散液中，室溫下攪拌反應(yīng)10-30分鐘后，再將得到的有機酸的醇溶液也逐滴加入到劇烈攪拌的碳酸根水滑石分散液中，室溫下攪拌反應(yīng)10-30分鐘，待反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)物過濾、醇溶劑洗滌、真空干燥，得到有機酸陰離子插層水滑石。