一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法技术

本发明专利技术公开了一种一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，属于纳米功能材料的合成技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：将二价金属盐和三价金属盐置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入氨水和研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得目标产物纳米层状双金属氢氧化物。本发明专利技术制得的层状双金属氢氧化物稳定性高、结晶性好、成本低且工艺简单，有利于大规模工业化生产，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法
本专利技术属于纳米功能材料的合成
，具体涉及一种一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法。
技术介绍
层状双金属氢氧化物（LayeredDoubleHydroxides，简称LDHs）也称类水滑石，是一类由带正电荷的金属氢氧化物和层间填充可交换的阴离子所构成的层状化合物。由于LHDs同时具备了插层客体和LDHs主体的优点，故其在环境、医药、化学、材料等领域表现出极为广阔的应用前景。当前制备LDHs的方法主要有共沉淀法、离子交换法、水热合成法和焙烧还原法等。由于共沉淀法和离子交换法制备耗时且易产生废液，而水热合成法及焙烧还原法则存在能耗高、操作复杂等缺点，限制了以上方法的工业化应用。机械球磨技术由于能降低能耗、细化晶粒、操作简便和环境友好等优点，已成为制备纳米材料的重要方法之一。机械球磨法分为一步干法球磨、一步湿法球磨和两步球磨法。两步球磨法是先将原料球磨成无定型混合物，通过水洗晶化得到LDHs，但产物颗粒易聚集。一步干法球磨是以金属盐、氧化物和氢氧化物等为原料，不引入任何溶剂一步球磨得到LDHs，该法简单方便却存在产物结晶性差的缺点。一步湿法球磨则以金属盐溶液为原料球磨制备LDHs，但目前仅限于制备铁基的LDHs。本专利技术将一步干法球磨和一步湿法球磨相结合，通过加入金属盐和氨水进行一步湿法球磨，既有效克服了一步干法球磨所得LDHs结晶性差的缺点，同时进一步拓展了一步湿法合成LDHs的思路。该方法可在较低温度下进行，控制球磨时间降低能耗，缩短制备工序，提高合成速度，避免产生大量废液，易于操作，属于环境友好的合成路线，将有利于较大规模的连续生产。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种工艺简单、原料易得且成本低廉的一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，其特征在于具体步骤为：将二价金属盐和三价金属盐置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入氨水和研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得目标产物纳米层状双金属氢氧化物，其中二价金属盐中的二价金属离子为Zn2＋、Mg2＋、Ca2＋、Cu2＋、Co2＋、Ni2＋、Fe2＋、Mn2＋、V2＋、Cd2＋、Sr2＋或Ba2＋中的一种或任意两种，三价金属盐中的三价金属离子为Fe3＋、Al3＋、Mn3＋、Ti3＋、Co3＋、Ga3＋、Cr3＋、V3＋、Mo3＋、Sc3＋、Ru3＋或Be3＋中的一种，二价金属盐与三价金属盐中的阴离子均为Cl-、OH-、NO3-、CO32-、SO42-、F-、I-、Br-、HPO42-、H2PO4-或ClO3-中的一种或多种。本专利技术所述的一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，其特征在于以氯离子插层的镁铝层状双金属氢氧化物的具体制备过程为：取0.7624gMgCl2•6H2O与0.3018gAlCl3•6H2O置于行星式球磨机的球磨罐中，滴入3～14mL氨水，放入40～85g研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得纳米层状双金属氢氧化物Mg-AlLDHs。本专利技术所述的以氯离子插层的镁铝层状双金属氢氧化物为代表。其它离子也可从化学式为[M2＋1-xM3＋x(OH)2]x+(An-)x/n•zH2O的化合物中选取，其中M2＋可选Zn2＋、Mg2＋、Ca2＋、Cu2＋、Co2＋、Ni2＋、Fe2＋、Mn2＋、V2＋、Cd2＋、Sr2＋或Ba2＋中的一种或任意两种；M3＋可选Fe3＋、Al3＋、Mn3＋、Ti3＋、Co3＋、Ga3＋、Cr3＋、V3＋、Mo3＋、Sc3＋、Ru3＋或Be3＋中的一种；An-为层间阴离子，可选Cl-、OH-、NO3-、CO32-、SO42-、F-、I-、Br-、HPO42-、H2PO4-或ClO3-中的一种或多种。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术制备的Mg-AlLDHs稳定性好、纯度较高、结晶性好、成本低廉且工艺简单，有利于工业化连续生产。附图说明图1是实施例1制得的Mg-AlLDH的XRD图；图2～图4是实施例1制得的Mg-AlLDH的TEM图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1取0.7624gMgCl2•6H2O与0.3018gAlCl3•6H2O置于行星式球磨机的球磨罐中，滴入7mL氨水，放入85g研磨球，以470r/min的转速球磨2.5h，取出球磨后得到的浆液加入20mL蒸馏水一同放置烧杯中超声30min，静置沉淀20min后倒去上清液，再加入20mL蒸馏水，共超声5次（最后一次加入5mL蒸馏水超声），离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得纳米Mg-AlLDH样品。图1是实施例1制得的Mg-AlLDH样品的X射线粉末衍射图，衍射峰为对称的尖峰，表明有很好的结晶性。对比Mg-AlLDH的标准XRD图可知，制备的Mg-AlLDH与Mg-AlLDH的标准XRD图谱峰位置完全一致，（003）和（006）晶面为类水滑石的典型的特征衍射峰，表明该材料为典型的类水滑石结构，属于六方晶系。图2～4是实施例1制得的Mg-AlLDH的TEM图，由图可知，制得的Mg-AlLDH为不规则的片状或卷片结构。实施例2取0.7624gMgCl2•6H2O与0.3018gAlCl3•6H2O置于行星式球磨机的球磨罐中，滴入14mL氨水，放入85g研磨球，以470r/min的转速球磨2.5h，取出球磨后得到的浆液加入20mL蒸馏水一同放置烧杯中超声30min，静置沉淀20min后倒去上清液，再加入20mL蒸馏水，共超声5次（最后一次加入5mL蒸馏水超声），离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得纳米Mg-AlLDH样品。实施例3取0.7624gMgCl2•6H2O与0.3018gAlCl3•6H2O置于行星式球磨机的球磨罐中，滴入6mL氨水，放入85g球磨球，以470r/min的转速球磨2h，球磨期间每30min滴加一次氨水3mL，分两次滴完，取出球磨后得到的浆液加入20mL蒸馏水一同放置烧杯中超声30min，静置沉淀20min后倒去上清液，再加入20mL蒸馏水，共超声5次（最后一次加入5mL蒸馏水超声），离心，并置于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得纳米Mg-AlLDH样品。实施例4取1.5248gMgCl2•6H2O与0.6036gAlCl3•6H2O置于行星式球磨机的球磨罐中，滴入6mL氨水，放入85g球磨球，以470r/min的转速球磨2.5h，球磨期间每30min滴加一次氨水3mL，分两次滴完，取出球磨后得到的浆液加入20mL蒸馏水一同放置烧杯中超声30min，静置沉淀20min后倒去上清液，再加入20mL蒸馏水，共超声5次（最后一次加入5mL蒸馏水超声），离心，并置于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得纳米Mg-AlLDH样品。实施例5取1.5248gM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，其特征在于具体步骤为：将二价金属盐和三价金属盐置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入氨水和研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得目标产物纳米层状双金属氢氧化物，其中二价金属盐中的二价金属离子为Zn2＋、Mg2＋、Ca2＋、Cu2＋、Co2＋、Ni2＋、Fe2＋、Mn2＋、V2＋、Cd2＋、Sr2＋或Ba2＋中的一种或任意两种，三价金属盐中的三价金属离子为Fe3＋、Al3＋、Mn3＋、Ti3＋、Co3＋、Ga3＋、Cr3＋、V3＋、Mo3＋、Sc3＋、Ru3＋或Be3＋中的一种，二价金属盐与三价金属盐中的阴离子均为Cl‑、OH‑、NO3‑、CO32‑、SO42‑、F‑、I‑、Br‑、HPO42‑、H2PO4‑或ClO3‑中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，其特征在于具体步骤为：将二价金属盐和三价金属盐置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入氨水和研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得目标产物纳米层状双金属氢氧化物，其中二价金属盐中的二价金属离子为Zn2＋、Mg2＋、Ca2＋、Cu2＋、Co2＋、Ni2＋、Fe2＋、Mn2＋、V2＋、Cd2＋、Sr2＋或Ba2＋中的一种或任意两种，三价金属盐中的三价金属离子为Fe3＋、Al3＋、Mn3＋、Ti3＋、Co3＋、Ga3＋、Cr3＋、V3＋、Mo3＋、Sc3＋、Ru3＋或Be3＋中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕香英，张啸天，张哲，张琳惠，李小品，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41