一種類水滑石納米片的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種類水滑石納米片的制備方法。是在兩性表面活性劑存在下，以金屬鹽混合物為前驅(qū)物，以氫氧化鈉為沉淀劑，制備得到兩性表面活性劑插層的類水滑石，隨后將插層類水滑石放入酸溶液中直接獲得了類水滑石納米片。本發(fā)明專利技術(shù)除了利用兩性表面活性劑以及醋酸兩種有機(jī)物以外，均沒(méi)有用到其他的有機(jī)物且所用到的溶劑均為水相，對(duì)環(huán)境危害??；反應(yīng)環(huán)境均是常溫常壓且反應(yīng)時(shí)間較短，操作簡(jiǎn)單，成本低。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及類水滑石材料，具體屬于。
技術(shù)介紹
類水滑石材料是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的陰離子粘土材料，是由帶正電荷的金屬氫氧化物層和層間電荷平衡陰離子構(gòu)成的層狀雙金屬氫氧化物。因?yàn)轭愃哂兴嵝院蛪A性特征、記憶效應(yīng)、層間陰離子的可交換性及微孔結(jié)構(gòu)，所以被廣泛應(yīng)用于催化、吸附、離子交換、醫(yī)藥、涂料、農(nóng)藥、功能高分子材料、油田開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，近年來(lái)類水滑石引起了人們的廣泛興趣。類水滑石材料焙燒制備的復(fù)合氧化物一般具有比表面積大，熱穩(wěn)定性高，活性組分分布均勻，可抑制燒結(jié)等特點(diǎn)，目前已在氧化還原，酸堿催化等反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，從而引起人們廣泛的關(guān)注。但是，由于層板間充滿了陰離子且層板間距較小，所以在催化過(guò)程中反應(yīng)物無(wú)法進(jìn)入層間，而無(wú)法使類水滑石所有層板面都充分被利用。通過(guò)剝離技術(shù)將類水滑石堆疊在一起的層板制成單層的類水滑石納米片，使原本被層間陰離子填充的層板面暴露出來(lái)，為催化反應(yīng)提供催化位點(diǎn)，這樣可以大大提高催化劑的利用率，降低反應(yīng)中的催化劑成本。2000年Adach1-Pagano等人首次發(fā)現(xiàn)用長(zhǎng)鏈有機(jī)陰離子修飾的水滑石在一些有機(jī)溶劑中表現(xiàn)出剝離行為，在丁醇環(huán)境中，一定溫度下利用丙烯酸在回流過(guò)程中將十二烷基硫酸鈉修飾的Zn/Al-LDH剝離。但是這個(gè)過(guò)程需要加熱和有機(jī)溶劑。2004年Hibino等人成功的在甲酰胺中將氨基酸修飾的Mg/A1_LDH成功剝離。2005年Wu等人在甲酰胺超聲波的條件下將Mg/Al-LDH成功剝層。隨后2006年劉兆平等人也利用這個(gè)方法成功的得到較大尺寸的納米片。雖然沒(méi)有任何加熱和回流的過(guò)程，但這些方法仍然在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，雖然利用甲酰胺脫層是一種有效的剝離方法，但是類水滑石納米片在甲酰胺中長(zhǎng)時(shí)間存放會(huì)被溶解。綜合以上報(bào)道，目前利用兩性表面活性劑制成插層類水滑石并且在水中直接發(fā)生剝離行為來(lái)制備類水滑石納米片的這種方法仍然沒(méi)有報(bào)道過(guò)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的制備類水滑石納米片是在有機(jī)溶劑中剝離，易造成環(huán)境污染，成本較高的問(wèn)題，提供，該方法不使用有機(jī)溶劑，成本較低，制備的類水滑石納米片可實(shí)現(xiàn)在催化反應(yīng)中催化劑層板的雙面充分被利用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為:—種類水滑石納米片的制備方法，包括步驟如下:(I)插層類水滑石的制備:稱取兩性表面活性劑配成溶液，常溫下，采用共沉淀方法，保持pH = 8?11，將混合金屬鹽溶液和氫氧化鈉溶液并流加入到兩性表面活性劑溶液中，滴加完畢后，經(jīng)過(guò)老化，烘干除去水，即得插層類水滑石材料；兩性表面活性劑溶液的濃度低于它本身的臨界膠束濃度；(2)類水滑石納米片制備:在攪拌過(guò)程中，將插層類水滑石材料放入提前配置好的酸溶液中，反應(yīng)后，靜置片刻，取上層半透明液體，進(jìn)行高速離心，洗滌，即得類水滑石納米片。步驟(I)中所述的兩性表面活性劑可以為甜菜堿型兩性表面活性劑、咪唑啉型兩性表面活性劑、氨基酸型兩性表面活性劑中的一種或幾種。步驟(I)中所述的混合鹽溶液可以為硝酸鋁、硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸銅中的至少兩種，且混合金屬鹽溶液中三價(jià)金屬陽(yáng)離子與二價(jià)金屬陽(yáng)離子的摩爾比為0.25?0.67: 10步驟(I)中所述的兩性表面活性劑的水溶液、混合鹽溶液以及NaOH溶液均優(yōu)選在無(wú)0)2的水中配制而成，且沉淀及老化過(guò)程中均在溶液中通入氮?dú)?。步驟(2)中所述的酸溶液中的酸可以為鹽酸、硝酸、醋酸或硫酸。步驟(2)中所述的酸溶液優(yōu)選在無(wú)CO2的水中配制而成。步驟⑵整個(gè)制備過(guò)程優(yōu)選在無(wú)0)2的環(huán)境中進(jìn)行。本專利技術(shù)所采用的原料純度等級(jí)可以為工業(yè)純，化學(xué)純，分析純等。本專利技術(shù)的原理在于:在共沉淀法制備類水滑石時(shí)，溶液為堿性環(huán)境，此時(shí)可以將顯示陰離子特性的兩性表面活性劑插層到類水滑石層板中間；隨后將插層類水滑石放入酸溶液中，兩性表面活性劑顯示陽(yáng)離子表面活性劑特性，通過(guò)靜電斥力即可將類水滑石層板剝離，在水溶液中直接獲得了類水滑石納米片。與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:本專利技術(shù)利用兩性表面活性劑制備插層類水滑石并在水中直接剝離層板制備納米片。本專利技術(shù)除了利用兩性表面活性劑以及醋酸兩種有機(jī)物以外，均沒(méi)有用到其他的有機(jī)物且所用到的溶劑均為水相，對(duì)環(huán)境危害小；反應(yīng)環(huán)境均是常溫常壓且反應(yīng)時(shí)間較短，操作簡(jiǎn)單，成本低。【附圖說(shuō)明】圖1為類水滑石納米片的形成過(guò)程示意圖圖2為插層類水滑石納米片的XRD譜圖圖3為類水滑石納米片重組之后的XRD譜圖【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1 (以Cu/Zn/Al類水滑石納米片為例)I)插層類水滑石的制備稱取1.72g的辛基甜菜堿放入40mL的去CO2水配成溶液，常溫下，利用共沉淀，將50mL濃度為0.48mol/L的金屬硝酸鹽混合溶液(各物質(zhì)比為Cu:Zn:Al = 7:3:5)和濃度為0.6mol/L的氫氧化鈉溶液，并流加入通隊(duì)的辛基甜菜堿水溶液中，劇烈攪拌，控制pH = 8左右。待混合鹽溶液滴加完畢，停止堿液的滴加。繼續(xù)劇烈攪拌，老化2h，持續(xù)通入N2。老化完畢，產(chǎn)物離心，用去CO2水洗滌若干次，至中性，抽濾，真空烘干，即得到插層類水滑石材料。2)類水滑石納米片的制備稱取0.15g插層類水滑石材料，迅速放入提前配置好的10mL pH = 1.5的鹽酸溶液中，在無(wú)CO2的環(huán)境中劇烈攪拌24h后，靜置片刻，取上層半透明溶液進(jìn)行高速離心分離(lOOOOrpm, 15min)，即得到類水滑石金屬氧化物納米片。實(shí)施例2 (以Cu/Mg/Al類水滑石納米片為例)I)插層類水滑石的制備稱取1.78g的月桂基兩性咪唑啉放入200mL的去CO2水配成溶液，常溫下，利用共沉淀，將10mL濃度為0.5mol/L的金屬硝酸鹽混合溶液(各物質(zhì)比為Cu:Mg:Al = 7:3:6.67)和濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液，并流加入通隊(duì)的月桂基兩性咪唑啉水溶液中，劇烈攪拌，控制pH = 9左右。待混合鹽溶液滴加完畢，停止堿液的滴加。繼續(xù)劇烈攪拌，老化5h，持續(xù)通入N2。老化完畢，產(chǎn)物離心，用去CO2水洗滌若干次，至中性，抽濾，真空烘干，即得到插層類水滑石材料。2)類水滑石納米片的制備稱取0.3g插層類水滑石材料，迅速放入150mL pH = 2的硝酸溶液中，在無(wú)CO2的環(huán)境中劇烈攪拌2天后，靜置片刻，取上層半透明溶液進(jìn)行高速離心分離(lOOOOrpm，20min)，即得到類水滑石金屬氧化物納米片。實(shí)施例3 (以Zn/Mg/Al類水滑石納米片為例)I)插層類水滑石的制備稱取4.61g的十二烷基氨基丙酸放入120mL的去CO2水配成溶液，常溫下，利用共沉淀，將150mL濃度為lmol/L的金屬硝酸鹽混合溶當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種類水滑石納米片的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：(1)插層類水滑石的制備：稱取兩性表面活性劑配成溶液，常溫下，保持pH＝8～11，將混合金屬鹽溶液和氫氧化鈉溶液并流加入到兩性表面活性劑溶液中，滴加完畢后，經(jīng)過(guò)老化，烘干除去水，即得插層類水滑石材料；兩性表面活性劑溶液的濃度低于它本身的臨界膠束濃度；(2)類水滑石納米片制備：在攪拌過(guò)程中，將插層類水滑石材料放入提前配置好的酸溶液中，反應(yīng)后，靜置片刻，取上層半透明液體，進(jìn)行高速離心，洗滌，即得類水滑石納米片。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)?/a>，白雪麗，趙永祥，劉茜，張乘風(fēng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山西大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山西;14