合成的铜矾石型化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及下面的化学式（１）Ｍ↓［ａ－Ｘ／２］↑［２＋］Ｌｉ↓［ｘ］↑［１＋］Ａｌ↓［４］↑［３＋］（ＯＨ）↓［ｂ］（Ａ↑［ｎ－］）↓［ｃ］.ｍＨ↓［２］Ｏ（１）（式中Ｍ↑［２＋］表示Ｚｎ↑［２＋］、Ｃｕ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２＋］和Ｍｇ↑［２＋］二价金属离子中的至少一种ａ表示０．６＜ａ＜１．２，ｘ表示０＜ｘ＜１．４，ｂ表示１＜ｂ＜１３，Ａ↑［ｎ－］表示从ＳＯ↓［４］↑［２－］、ＨＰＯ↓［４］↑［２－］、ＣＯ↓［３］↑［２－］、ＳｉＯ↓［３］↑［２－］、ＳＯ↓［３］↑［２－］、ＨＰＯ↓［３］↑［２－］、Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］↑［－］、ＮＯ↓［３］↑［－］、ＯＨ↑［－］中选择一种以上，ｃ表示０．５＜ｃ＜１．２，ｍ表示１－４的数）表示的合成铜矾石型化合物及其制备方法。本发明专利技术的合成铜矾石型化合物可用于酸性物质的吸附剂、离子交换剂、农用薄膜的紫外线吸附剂、除臭剂、喷墨记录用介质。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合成的铜矾石型化合物及其制备方法本专利技术涉及新型合成的铜矾石型化合物和其制备方法。更详细地说涉及适用于酸性物质吸附剂、阴离子交换体、农用薄膜的紫外线吸收剂、除臭剂、用于喷墨记录介质等的新型的合成铜矾石型化合物及其制备方法。目前已知的铜矾石化合物如下。1)天然存在的物质是通过JCPDS[Joint Committee On Power DiffractionStandards]卡片记载的铜矾石(Chalcoalumite)：CuAl4SO4(OH)12.3H2O、Mbobomkulite：(Ni，Cu)Al4[(NO3)2(SO4)](OH)12.3H2O、耐酸铝镍：(Ni，Cu)Al4[(SO4)(NO3)](OH)12.3H2O。2)在本专利技术者以前的专利申请平8-73094(专利技术名称：合成铜矾石类化合物及其制备方法)中作为组成元素的二价金属离子，公开了除天然存在的Cu2+和Ni2+之外，还有Zn2+、Co2+和Mg2+，而作为组成元素的阴离子公开了除了天然存在的SO42-和NO3-之外，还有HPO42-、CO32-、SO32-、SiO32-、CrO42-和Cl-。本专利技术者们发现能够通过将构成铜矾石结构的目前已知的二价金属离子的一部分用一价锂离子(Li1+)取代合成新型铜矾石型化合物。即本专利技术的新型的铜矾石型化合物是用通式(1)：M2+a-x/2Lix1+Al43+(OH)b(An-)c·mH2O    (1)式中M2+表示Zn2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+等的二价金属离子中的至少一种a表示0.6＜a＜1.2x表示0＜x＜1.4b表示11＜b＜13An-表示一种以上选自SO42-、HPO42-、CO32-、SiO32-、SO32-、HPO32-、H2PO4-、NO3-、OH-的离子c表示0.5＜c＜1.2m表示1-4的数-->表示的合成的铜矾石型化合物。本专利技术的新型合成铜矾石型化合物与目前已知的铜矾石化合物一样，固体表面带有正电荷，因此能吸附带负电荷的酸性染料(参见图2)，而且SO42-型化合物的一部分阴离子是SO42-和阴离子的形、大小的电荷和能形成络离子等的类似的其他阴离子，例如HPO42-、CrO42-、SO32-、HPO32-、SiO32-等进行交换。而且通过与一价锂离子(Li1+)取代，与目前已知的铜矾石化合物相比，具有增加了阴离子交换量等特征(参见图3)。可通过粉末X射线衍射(XRD)方法鉴定铜矾石化合物。下面表示目前已知的铜矾石化合物的JCPDS(Joint Committee On Power DiffractionStandards)卡片的编号和主要的4个晶格面间隔d(埃)。铜矾石化合物JCPDS编号  晶格间隔[d(埃)]化学式铜矾石  (Chalcoalumite)25-1430   8.50x、4.259   4.188、7.902 CuAl4SO4(OH)12·3H2O铜矾石  (Chalcoalumite)8-142   8.92x、8.29x   4.24x、4.369 CuAl4SO4(OH)12·3H2O(Mbobomkulite)35-696   8.55x、4.274   7.872、4.552(Ni，Cu)Al4[(NO3)2(SO4)(OH)]12·3H2O耐酸铝镍(Nickelahumite)35-698   8.54x、4.276   7.882、2.002(Ni，Cu)Al4[(NO3)(SO4)(OH)]12·3H2O本专利技术的合成铜矾石型化合物在Al(OH)3(三水铝矿)结构的基础上形成晶格结构，采用XRD方法在2θ(CuKa线)为62.4-62.6度附近检测出与该化合物的晶格面(300)[面间隔d(埃)＝1.486]相应的衍射线，这就是上述三水铝矿结构中的Al原子规则排列产生的衍射线。本专利技术的合成铜矾石型化合物可以通过下面的方法制备。就是说可以通过将水溶性铝盐、锂盐和一种以上选自Zn、Cu、Ni和Mg的元素的pH在约4-7范围内的水溶性化合物在反应pH值约4-7、温度为10-50℃条件下与碱进行共沉淀反应，接着将得到的共沉淀物直接在上述反应的pH范围内和约80-170℃的温度，最好是约100-150℃的温度下进行约1-24小时的水热反应的方法，或者在与上述相同的条件下将共沉淀物过滤，用水洗涤，之后将固体在水中悬浮，在pH为约4-7、约80-170℃，最好是100-150℃的温度下进行1--->24小时的水热反应的方法来制备。更详细地说是在其中Li1+的量为以原子比Li1+/M2+低于5.0，最好是低于3.0，M2+的量以原子比M2+/Al3+为0.05-0.25，最好是0.10-0.22的含有一种以上的选自Zn2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+的金属离子和Li1+和Al3+的各种金属离子的水溶液中，在反应pH为约4-7范围内、在约10-50℃的温度下搅拌的同时加入碱进行共沉淀反应，加入碱的量相对于一价、二价和三价金属离子的总量为0.85-1.1当量。可以通过将生成的沉淀物直接在上述反应的pH范围内、在约80-170℃，最好是100-150℃的温度下进行约1-24小时的水热反应的方法，或者在与上述相同的条件下过滤共沉淀物，用水洗涤，之后将固体在水中形成悬浮物，在上述范围内的pH下，在约80-170℃的温度下，最好是约100-150℃的温度下进行1-24小时的水热反应的方法制备。而且，本专利技术的合成铜矾石型化合物最好通过将一种以上选自Zn、Cu、Ni和Mg的元素的pH值约4-7的范围内的水溶性化合物、Li和Al的硫酸盐、硝酸盐或者氯化物的水溶液和一种以上选自氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氧化镁、铝酸钠和氧化锌的化合物，以一定的比例混合的，使将pH约4-7的悬浮液在反应pH为约4-7，温度约为80-170℃条件下进行约1-24小时的水热反应制备。另外，本专利技术的含有作为阴离子的SO42-的合成铜矾石型化合物可以将一部分阴离子SO42-与一种选自HPO42-、CO32-、SO32-、HPO32-、SiO32-、NO3-、H2PO4-和OH-的阴离子进行离子交换。还可以通过在反应时加入含有除了作为目的的SO42-之外的其他阴离子的盐的水溶液，插入一部分阴离子。因此，含有除本专利技术的这种SO42-之外的其他阴离子的合成铜矾石型化合物可以通过制备上述通式(1)中的An-是SO42-的铜矾石型化合物，再将该化合物的一部分SO42-用一种选自HPO42-、CO32-、SiO32-、SO32-、HPO32-、NO3-、H2PO4-和OH-的阴离子取代换而制备。取代反应是在这些阴离子的盐或者碱金属氢氧化物等的水溶液中，在约为20-80℃的温度下加入通式(1)的(An-)是SO42-的铜矾石型化合物，搅拌几分钟一约1小时。在这种情况下，该阴离子的盐或者碱金属氢氧化物的用量为该阴离子的当量相对于式(1)的Al原子为0.25-1.0。-->在本专利技术的合成铜矾石型化合物的制备方法中，对共沉淀反应时的温度没有特别的限制，但是温度为约10-50℃成本低，最好是在20-40℃温度下进行反应约10分钟-约2小时。水热反应的温度低于约80℃，不能形成铜矾石的完整结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成的铜矾石型化合物，用化学式１表示： Ｍ↑［２＋］↓［ａ－ｘ／２］Ｌｉ↓［ｘ］↑［１＋］Ａｌ↓［４］↑［３＋］（ＯＨ）↓［ｂ］（Ａ↑［ｎ－］）↓［ｃ］.ｍＨ↓［２］Ｏ （１） 式中Ｍ↑［２＋］表示Ｚｎ↑［２＋］、Ｃｕ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２＋］和Ｍｇ↑［２＋］的二价金属离子中的至少一种 ａ表示０．６＜ａ＜１．２ ｘ表示０＜ｘ＜１．４ ｂ表示１１＜ｂ＜１３ Ａ↑［ｎ－］表示一种以上选自ＳＯ↓［４］↑［２－］、ＨＰＯ↓［４］↑［２－］、ＣＯ↓［３］↑［２－］、ＳｉＯ↓［３］↑［２－］、ＳＯ↓［３］↑［２－］、ＨＰＯ↓［３］↑［２－］、Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］↑［－］、ＮＯ↓［３］↑［－］、ＯＨ↑［－］的离子 ｃ表示０．５＜ｃ＜１．２ ｍ表示１－４的数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1997-11-6 319149/97;JP 1996-11-26 329032/961.一种合成的铜矾石型化合物，用化学式1表示：M2+a-x/2Lix1+Al43+(OH)b(An-)c·mH2O                   (1)式中M2+表示Zn2+、、Cu2+、Ni2+和Mg2+的二价金属离子中的至少一种a表示0.6＜a＜1.2x表示0＜x＜1.4b表示11＜b＜13An-表示一种以上选自SO42-、HPO42-、CO32-、SiO32-、SO32-、HPO32-、H2PO4-、NO3-、OH-的离子c表示0.5＜c＜1.2m表示1-4的数。2.权利要求1记载的合成铜矾石型化合物，其中合成铜矾石型化合物的离子表面用至少一种选自高级脂肪酸类、阴离子表面活性剂、磷酸酯、硅烷、钛酸酯和铝系偶合剂的表面活性剂处理。3.权利要求1记载的合成铜矾石型化合物的制备方法，它是由水溶性铝盐、锂盐和一种以上的选自Zn、Cu、Ni和Mg的元素的pH在约4-7范围内的水溶性化合物在pH为约4-7、温度为约10-50℃的条件下与碱进行共沉淀反应，接着使共沉淀物在上述反应的pH范围内和约80-170℃的温度下水热反应生成。4.权利要求3记载的合成铜矾石的制备方法，它是通过往含有一种以上选自Zn2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+的金属离子和Li...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田彰，小田一成，清水加奈子，
申请(专利权)人：协和化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]