一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的修饰方法技术

本发明专利技术公开了一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的修饰方法，通过Li2CO3、CaCO3和Ta2O研磨、煅烧后，再置于硝酸溶液中得到H2CaTa2O7，接着和甲胺通过水热法得到C1A-H2CaTa2O7，以甲醇置换甲胺得到C1O-H2CaTa2O7，依次以正丙醇、正己醇、正癸醇、正十八醇相互置换得到C18O-H2CaTa2O7。本发明专利技术通过以大换小的方式，逐步地替换出层间的小分子，用大分子将层间撑开，从而使得更多的活性面暴露出来，提高了其催化活性，实现了有机直链醇分子对两层RP相层状钙钛矿化合物的层间修饰，而且节能环保。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的修饰方法，通过Li2CO3、CaCO3和Ta2O研磨、煅烧后，再置于硝酸溶液中得到H2CaTa2O7，接着和甲胺通过水热法得到C1A-H2CaTa2O7，以甲醇置换甲胺得到C1O-H2CaTa2O7，依次以正丙醇、正己醇、正癸醇、正十八醇相互置换得到C18O-H2CaTa2O7。本专利技术通过以大换小的方式，逐步地替换出层间的小分子，用大分子将层间撑开，从而使得更多的活性面暴露出来，提高了其催化活性，实现了有机直链醇分子对两层RP相层状钙钛矿化合物的层间修饰，而且节能环保。【专利说明】一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的 修饰方法
本专利技术涉及化学合成
，尤其涉及一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间 有机直链醇分子的修饰方法。
技术介绍
层状钙钛矿氧化物作为一种重要的功能材料，本身具有独特的层状结构（钙钛矿 和其他结构交叉生长）和层间化学反应活性，目前主要应用在超导、巨磁阻、电学、光催化 等方面。依据钙钛矿结构基元组成的二维平面层之间插入阳离子或者带正价的结构单元 的不同形式可以将层状妈钛矿分为三类：Dion_Jacobson相，Ruddlesden-Popper相（简称 RP相）以及Aurivillius相。Dion-Jacobson相层状妈钛矿是每个单位化学式中层间只 有1个阳离子，分子式可表达为A' ;Aurivillius相层状妈钛矿中典型的物质 是Bi2W2O9(或写为Bi2O2DV2O7])，其钙钛矿结构层之间存在的是铋氧层，也就是由钙钛矿层 和铋氧层交叉生长的结构，钙钛矿层之间的Bi2O22+网络结构是由共价键形成的。 拓扑化学（或叫周部化学）作为当前一种重要的软化学处理方法，因其较低的反 应温度以及能合成出传统方法无法制备的材料，而受到材料合成界的广泛关注。应用这种 方法的前提是需要主体化合物具有某些特殊的结构特征，包括相异键作用（共价键、离子 键、范德华力、氢键）。由于存在这些键合作用，主体化合物会形成一维、二维或三维的结构 碎片，而这种独特的碎片结构特别适合进行拓扑化学处理。 H2CaTa2O7是将其母体Li2CaTa207进行离子交换的软化学合成法合成的RP相化合 物。H2CaTa2O7和Li2CaTa207均具有两层钙钛矿结构。其中H2CaTa2O7是由带负电荷的钙坦层 和置于层间的H+构成的。沿着钙钽层堆积的方向，每层有两个TaO6八面体薄片，在TaO6片 之间有Ca2+阳离子。靠着静态力，相邻的两层结合起来。而这种静态力正是层间修饰所用 的拓扑化学方法最需要的前提条件。钙钽层按照偏移（a+b)/2的顺序堆积，c轴变为原来 的两倍。垂直于c轴，质子和钙钽层因为氢键作用而规律的排列在层间。通过对H2CaTa2O7 结构的观察分析，往层间插入其他的材料来扩大层间距离应该是可以实现的。 现已经有各种通过对层状钙钛矿进行拓扑化学处理而制备出的新型材料，这些新 型材料具有特殊的性质的同时又保持了钙钛矿所特有的的层状结构。典型的新型材料包括 各种夹层化合物、柱撑型化合物、有机无机杂化化合物、剥离成二维纳米片和纳米卷及其组 装而成的纳米材料。 但目前大量的研宄仍致力于氢离子形态Dion-Jacobson相固态酸的插层反应，正 烷基胺、嘧啶以及苯胺等各种形式的有机胺类可以通过嫁接形式的拓扑化学方法而插入到 氢离子形态的Dion-Jacobson相化合物中。相对于Dion-Jacobson相化合物的结构而言， 因为RP相化合物的层间电荷是Dion-Jacobso相的两倍。RP相钙钛矿的质子化形式与碱性 有机分子反应的动力学与Dion-Jacobso相的不同，这使得反应过程变得复杂一些。RP相隹$ 钛矿插层的难度增加的同时也使得插层后的产物的相关性能更加出色。已有对RP相化合 物的插层反应的研宄中，有部分报道是可以将小分子的有机胺类可以插入到部分RP相化 合物，但是大分子的有机物始终很难进入层间。虽然大多数RP相化合物本身有催化活性， 但是由于难以插入大分子物质，很难将层间空间打开，所以实际上暴露出的活性面有限，很 难有进一步的改进。
技术实现思路
基本
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种两层RP相层状钙钛矿化合物 层间有机直链醇分子的修饰方法，通过以大换小的方式，逐步地替换出层间的小分子，用大 分子将层间撑开，从而使得更多的活性面暴露出来，提高了其催化活性，实现了有机直链醇 分子对两层RP相层状钙钛矿化合物的层间修饰，而且节能环保。 本专利技术提出的一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的修饰方 法，包括如下步骤： S1、按摩尔份将1份Li2CO3U份CaCOjP1份Ta205研磨30-35min后进行第一次 煅烧，第一次煅烧时间为2-4h，第一次煅烧温度为1000-1500°C，取出冷却至室温，再次研 磨30-35min后进行第二次煅烧，第二次煅烧时间为2-4h，第二次煅烧温度为1000-1500°C， 取出冷却至室温后，用去离子水洗涤，干燥10-16h得到Li2CaTa2O7，干燥温度为100-150°C; S2、将SI得到的Li2CaTa2O7置于浓度为4mol/L的HNO3溶液中搅拌60-84h，离 心后得到沉淀物A，用去离子水洗涤沉淀物A后，干燥10-16h得到H2CaTa2O7，干燥温度为 100-150°C，Li2CaTa2O7和HNO3溶液的质量体积比（g/ml)为 0· 9-1.I:110-165 ; S3JfH2CaTa2O7、甲胺和水置于第一水热釜中，将第一水热釜及其内容物置于 烘箱中保温2-10天，保温温度为60-KKTC，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物B，用 丙酮洗涤沉淀物B，干燥后得到C1A-H2CaTa2O7,H2CaTa2O7和甲胺的质量体积比（g/ml)为 0.1-0. 2:40-50 ； S4jfC1A-H2CaTa2O7、甲醇和水置于第二水热釜中，将第二水热釜及其内容物置于 烘箱中保温2-10天，保温温度为60-KKTC，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物C，用丙 酮洗涤沉淀物C，干燥后得到C1O-H2CaTa2O7,C1A-H2CaTa2O7和甲醇的质量体积比（g/ml)为 0.1-0. 2:40-50 ； S5jfC1O-H2CaTa2O7、正丙醇和水置于第三水热釜中，将第三水热釜及其内容物置 于烘箱中保温2-10天，保温温度为60-KKTC，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物D，用丙 酮洗涤沉淀物D，干燥后得到C3O-H2CaTa2O7,C1O-H2CaTa2O7和正丙醇的质量体积比（g/ml)为 0.1-0. 2:40-50 ； S6jfC3O-H2CaTa2O7、正己醇和水置于第四水热釜中，将第四水热釜及其内容物置 于烘箱中保温2-10天，保温温度为60-KKTC，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物E，用丙 酮洗涤沉淀物E，干燥后得到C6O-H2CaTa2O7,C3O-H2CaTa2O7和正己醇的质量体积比（g/ml)为 0.1-0. 2:40-50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两层RP相层状钙钛矿化合物层间有机直链醇分子的修饰方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按摩尔份将1份Li2CO3、1份CaCO3和1份Ta2O5研磨30‑35min后进行第一次煅烧，第一次煅烧时间为2‑4h，第一次煅烧温度为1000‑1500℃，取出冷却至室温，再次研磨30‑35min后进行第二次煅烧，第二次煅烧时间为2‑4h，第二次煅烧温度为1000‑1500℃，取出冷却至室温后，用去离子水洗涤，干燥10‑16h得到Li2CaTa2O7，干燥温度为100‑150℃；S2、将S1得到的Li2CaTa2O7置于浓度为4mol/L的HNO3溶液中搅拌60‑84h，离心后得到沉淀物A，用去离子水洗涤沉淀物A后，干燥10‑16h得到H2CaTa2O7，干燥温度为100‑150℃，Li2CaTa2O7和HNO3溶液的质量体积比(g/ml)为0.9‑1.1：110‑165；S3、将H2CaTa2O7、甲胺和水置于第一水热釜中，将第一水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物B，用丙酮洗涤沉淀物B，干燥后得到C1A‑H2CaTa2O7，H2CaTa2O7和甲胺的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50；S4、将C1A‑H2CaTa2O7、甲醇和水置于第二水热釜中，将第二水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物C，用丙酮洗涤沉淀物C，干燥后得到C1O‑H2CaTa2O7，C1A‑H2CaTa2O7和甲醇的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50；S5、将C1O‑H2CaTa2O7、正丙醇和水置于第三水热釜中，将第三水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物D，用丙酮洗涤沉淀物D，干燥后得到C3O‑H2CaTa2O7，C1O‑H2CaTa2O7和正丙醇的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50；S6、将C3O‑H2CaTa2O7、正己醇和水置于第四水热釜中，将第四水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物E，用丙酮洗涤沉淀物E，干燥后得到C6O‑H2CaTa2O7，C3O‑H2CaTa2O7和正己醇的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50；S7、将C6O‑H2CaTa2O7、正癸醇和水置于第五水热釜中，将第五水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物F，用丙酮洗涤沉淀物F，干燥后得到C10O‑H2CaTa2O7，C6O‑H2CaTa2O7和正癸醇的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50；S8、将C10O‑H2CaTa2O7、正十八醇和水置于第六水热釜中，将第六水热釜及其内容物置于烘箱中保温2‑10天，保温温度为60‑100℃，取出冷却至室温后，离心得到沉淀物G，用丙酮洗涤沉淀物G，干燥后得到C18O‑H2CaTa2O7，C10O‑H2CaTa2O7和正十八醇的质量体积比(g/ml)为0.1‑0.2:40‑50。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，余大斌，王峰，张金花，王自荣，袁忠才，赵大鹏，冯玥玥，
申请(专利权)人：中国人民解放军电子工程学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34