一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法技术

一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：(1)量取2.0～5.0g阴离子表面活性剂和5.0～7.0g氨基硅烷溶于150mL醇水溶液得到溶液A；将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝按照3:1的摩尔比配制50～100mL溶液B；(2)溶液B以0.5～1.0mL/min的速率滴加到溶液A中，同时开启超声波细胞粉碎机对溶液进行超声，频率为工作5s，停止5s，滴加过程中溶液持续搅拌，保持pH＝10±0.1；(3)溶液B滴加结束后，关闭超声波细胞破碎机，在60～80℃下陈化4～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基改性层状双氢氧化物。本发明专利技术制备更具有CO2吸附应用前景的氨基改性层状双氢氧化物。

Preparation of Amino Modified Layered Dihydroxides

A method for preparing layered double hydroxides modified by amino group includes the following steps: (1) dissolving 2.0-5.0 g anionic surfactant and 5.0-7.0 g aminosilane in 150 mL alcohol aqueous solution to obtain solution A; preparing 50-100 mL solution B of magnesium nitrate hexahydrate and aluminium nitrate hexahydrate according to the molar ratio of 3:1; (2) adding solution B to solution A at the rate of 0.5-1.0 mL/min, and turning on supersonic at the same time. Ultrasound was applied to the solution by the sonic cell crusher at a frequency of 5 seconds, stopping for 5 seconds, and stirring continuously during the dripping process, keeping the pH=10+0.1; (3) After the dripping of solution B, turn off the ultrasonic cell crusher and aging for 4-6 hours at 60-80 (?) C. Amino modified layered double hydroxides were obtained by filtering, washing and drying. The preparation method of the amino modified layered double hydroxides has more application prospect of CO2 adsorption.

【技术实现步骤摘要】
一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法
本专利技术属于无机化合物制备领域，具体涉及一种氨基改性层状双氢氧化的物制备方法。技术背景固体材料吸附捕集温室气体CO2技术具有能耗低、腐蚀小、适用温度宽、使用时间长、工艺流程简单、自动化程度高和无二次环境污染等优点，极具发展前景。层状双氢氧化物(layereddoublehydroxide，LDH)是一种层状结构的无机功能材料，表面有较多的碱性位点，具有较大的比表面积，已被用于吸附捕集温室气体CO2。层状双氢氧化物吸附捕集CO2具有吸附选择性高、吸附适用温度宽广、吸附和脱附速率快及对环境无二次污染等优点，但吸附容量偏低，限制了其在CO2吸附领域中的应用。对LDHs进行氨基改性是提高其CO2吸附性能的有效方法，目前主要有表面活性剂法和剥落法两种改性途径。在表面活性剂法中，氨基硅烷在特定pH下质子化，通过静电作用与阴离子表面活性剂结合，以盐的形式插入层间，陈化得到的LDHs其CO2吸附量约0.8-1.1mmol·g-1，LDHs再经乙醇胺萃取20h去除阴离子表面活性剂，吸附容量可提高至1.39mmol·g-1；剥落法改性过程是以苯为溶剂，利用超声处理将插层于LDHs的阴离子表面活性剂剥落，从而促使苯溶液中氨基硅烷与层板上的羟基发生反应，实现氨基负载，制得的LDHs在25℃的吸附容量约为1.0mmol·g-1；基于以上两种途径，有研究报道了一种复合改性法，即在用表面活性剂法制备出氨基改性LDHs后，再对其剥落改性，进一步提高LDHs的氨基负载量，样品的CO2吸附容量可达2.26mmol·g-1。对比以上方法可知，直接利用表面活性剂法和剥落法制备的氨基改性LDHs其CO2吸附性容量相对较低，且制备工艺需要用到乙醇胺、甲苯等有机溶剂，对环境不友好，复合改性虽然显著提高了LDHs的CO2吸附性能，但其制备工艺更加繁琐，能耗较高，同时仍然面临大量有机试剂的使用。为此，需要进一步研究开发层状双氢氧化物氨基改性方法，在提高层状双氢氧化物的CO2吸附性能的同时兼具经济性和环境友好性。
技术实现思路
为了克服已有氨基改性方法不能同时满足较高CO2吸附性能、良好经济性以及环境友好性的要求，本专利技术提供一种超声辅助的一步氨基改性方法，制备更具有CO2吸附应用前景的氨基改性层状双氢氧化物。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：(1)量取2.0～5.0g阴离子表面活性剂和5.0～7.0g的氨基硅烷溶于150mL醇水溶液得到溶液A，醇水溶液中，V无水乙醇:V去离子水＝1:2；将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝按照3:1的摩尔比配制50～100mL溶液B；(2)溶液B以0.5～1.0mL/min的速率滴加到溶液A中，同时开启超声波细胞粉碎机对溶液进行超声，频率为工作5s，停止5s，滴加过程中溶液持续搅拌，保持pH＝10±0.1；(3)溶液B滴加结束后，关闭超声波细胞破碎机，在60～80℃下陈化4～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基改性层状双氢氧化物。进一步，所述改性过程中所用的阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。再进一步，所述改性过程中所用的氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基氨基硅烷或N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。优选的，所述改性过程中取用溶液A与溶液B的比例满足nMg:nAl:n阴离子表面活性剂:n氨基硅烷＝3:1:2:6；所述改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。本专利技术的有益效果主要表现在：本专利技术相比于传统的表面活性剂法和剥落法，制得的材料CO2吸附容量提高了50％，同时规避了长时间的乙醇胺或甲苯回流，降低了能耗，对环境更加友好；本专利技术相比复合改性法，除了工艺更简单环保，氨基硅烷的利用率也更高，更具有经济性。因此，相比于现有技术，本专利技术更具有层状双氢氧化物吸附CO2的工业应用前景。附图说明图1是阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基氨基硅烷(N1)，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。制得的氨基改性层状双氢氧化物(UL-LDHs)在30℃、1bar纯CO2条件下吸附曲线。图2是阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(N2)，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。制得的UL-LDHs在30℃、1bar纯CO2条件下吸附曲线。图3是阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基磺酸钠(DS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，氨基硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取195W。制得的UL-LDHs在30℃、1bar纯CO2条件下吸附曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图3，一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：(1)量取2.0～5.0g阴离子表面活性剂和5.0～7.0g氨基硅烷溶于150mL醇水溶液(V无水乙醇:V去离子水＝1:2)得到溶液A；将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝按照3:1的摩尔比配制50～100mL溶液B；(2)溶液B以0.5～1.0mL/min的速率滴加到溶液A中，同时开启超声波细胞粉碎机对溶液进行超声，频率为工作5s，停止5s，滴加过程中溶液持续搅拌，保持pH＝10±0.1；(3)溶液B滴加结束后，关闭超声波细胞破碎机，在60～80℃下陈化4～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基改性层状双氢氧化物。进一步，所述改性过程中所用的阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。再进一步，所述改性过程中所用的氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基氨基硅烷或N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。优选的，所述改性过程中取用溶液A与溶液B的比例满足nMg:nAl:n阴离子表面活性剂:n氨基硅烷＝3:1:2:6；所述改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。优选的第一种方案：阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基氨基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。经测定，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基氨基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W制备的氨基改性层状双氢氧化物CO2吸附容量分别为0.97mmol/g、1.06mmol/g、1.24mmol/g和1.18mmol/g。优选的第二种方案：阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W。经测定，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，氨基硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取0W、65W、195W、325W制备的氨基改性层状双氢氧化物CO2吸附容量分别为1.11mmol/g、1.55mmol/g、1.65mmol/g和1.44mmol/g。优选的第三种方案：阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠，氨基硅烷为N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在改性过程中超声辅助强度选取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)量取2.0～5.0g阴离子表面活性剂和5.0～7.0g氨基硅烷溶于150mL醇水溶液得到溶液A，醇水溶液中，V无水乙醇:V去离子水＝1:2；将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝按照3:1的摩尔比配制50～100mL溶液B；(2)溶液B以0.5～1.0mL/min的速率滴加到溶液A中，同时开启超声波细胞粉碎机对溶液进行超声，频率为工作5s，停止5s，滴加过程中溶液持续搅拌，保持pH＝10±0.1；(3)溶液B滴加结束后，关闭超声波细胞破碎机，在60～80℃下陈化4～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基改性层状双氢氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种氨基改性层状双氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)量取2.0～5.0g阴离子表面活性剂和5.0～7.0g氨基硅烷溶于150mL醇水溶液得到溶液A，醇水溶液中，V无水乙醇:V去离子水＝1:2；将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝按照3:1的摩尔比配制50～100mL溶液B；(2)溶液B以0.5～1.0mL/min的速率滴加到溶液A中，同时开启超声波细胞粉碎机对溶液进行超声，频率为工作5s，停止5s，滴加过程中溶液持续搅拌，保持pH＝10±0.1；(3)溶液B滴加结束后，关闭超声波细胞破碎机，在60～80℃下陈化4～6h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基改性层状双氢氧化物。2.如权利要求1所述的一种氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾宁，赵雨，刘秋平，王祁宁，蒋益波，楼洒，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33