柱撑粘土材料的制备方法技术

本发明专利技术柱撑粘土材料的制备方法，是通过有机酸溶液溶解金属氢氧化物来获得金属氧化物的前驱体，然后用得到的前驱体来交换粘土层中的阳离子，通过陈化、过滤、洗涤、干燥和焙烧程序得到产品。本方法能将钴、锰、铈、铬、铁、铜、镧和镍等金属的氧化物引入到Ｌａｐｏｎｉｔｅ和蒙脱石等粘土层中。与传统的通过在合适的酸碱度下部分水解可溶性金属盐制备前驱体来合成柱撑粘土材料的方法相比，本方法得到的材料具有更高的比表面积和更发达的孔隙结构，而且工艺较简单，适用的元素范围广。本方法合成出来的柱撑Ｌａｐｏｎｉｔｅ粘土材料比表面积为５００－６４０ｍ↑［２］／ｇ，柱撑蒙脱石材料的比表面积２００－３６０ｍ↑［２］／ｇ。

Method for preparing pillared clay material

The present invention pillared clay material preparation method, through the organic acid solution dissolved metal hydroxide to obtain metal oxide precursor, then the precursor for the exchange of cations in clay layer, through aging, filtering, washing, drying and calcination procedure of product. The method can lead the oxides of cobalt, manganese, cerium, chromium, iron, copper, lanthanum and nickel into the clay layers such as Laponite and montmorillonite. Compared with the method of preparation of precursor in partial hydrolysis of soluble metal salts were suitable pH value to the synthesis of pillared clay materials through the traditional, the obtained materials have higher surface area and larger pore structure, and the process is relatively simple, suitable for a wide range of elements. The method of synthesis of pillared clay materials out of the Laponite surface area is 500 640m = 2 / g pillared montmorillonite materials than the surface area of 200 360m = 2 / g.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，特别是涉及。
技术介绍
柱撑粘土材料是二十世纪七十年代后期发展起来的一类多孔材料，此类材料具有较高的比表面积、较大的孔容和较强的表面酸性，而且孔径比沸石分子筛大、孔径分布相对均一，因而在吸附、催化和分离等领域具有较高的应用价值。在传统的合成过程中，金属氧化物前驱体大多通过部分水解可溶性的金属盐来制备。由于可通过部分水解得到稳定的产物的金属盐种类有限，主要是铝、铁、铬、钛和锆等金属的可溶性盐，因而合成的柱撑粘土主要含这些元素。其它金属通常以复杂的多核络合物为前驱体，合成过程复杂，但这些元素在工业催化，环境保护等领域往往有很重要的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过比较简单的方法得到不同金属的前驱体，包括钴、铁、铬、铈、锰、铜、镧和镍等金属，从而制备出不同金属氧化物柱撑的粘土材料。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种，可制备高比表面积的金属氧化物柱撑粘土材料；其通过有机酸溶液溶解金属氢氧化物来获得金属氧化物的前驱体，然后用得到的前驱体来交换粘土层中的阳离子，通过陈化、过滤、洗涤、干燥和焙烧程序得到产品。所述的方法，其所述金属元素包括钴、铁、铬、铈、锰、铜、镧和镍。所述的方法，其所述金属氢氧化物，是分别通过钴、铁、铬、铈、锰、铜、镧和镍的可溶性盐的水溶液与氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液反应制备。所述的方法，其所述有机酸，包括乙酸、甲酸、丙酸和酒石酸。所述的方法，其所述有机酸溶液的浓度为1％-100％。所述的方法，其所述粘土，其水溶液的质量百分比浓度为1-10％。所述的方法，其金属/粘土比为4-20mmol/g。所述的方法，其所述离子交换时的陈化时间为2-48小时。所述的方法，其所述焙烧温度为300-800℃。所述的方法，其所述粘土，为Laponite和蒙脱石。使用本专利技术的方法合成的柱撑Laponite粘土材料在500℃焙烧后比表面积在500m2/g以上，700℃焙烧后大多数比表面积在400m2/g以上。合成的柱撑蒙脱石粘土材料的比表面积在200m2/g以上。具体实施例方式本专利技术方法中，通过钴、铁、铬、铈、锰、铜、镧和镍等的可溶性盐的水溶液与适量氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液反应制备相应的氢氧化物，然后用浓度为1-100％的有机酸溶液来溶解氢氧化物，得到相应的金属前驱体。将粘土溶解在水中得到质量百分比浓度为1-10％的溶液。保持金属/粘土比为4-20mmol/g。金属前驱体溶液与粘土溶液接触后搅拌1-3小时，然后静置陈化2-48小时后，经过过滤、洗涤、干燥和焙烧等过程，得到柱撑粘土材料。实施例1通过乙酸途径合成氧化铁柱撑Laponite粘土材料将硝酸铁溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硝酸铁氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。迅速将得到的氢氧化铁沉淀离心分离，向沉淀中加入浓度为30-100％的乙酸溶液，搅拌一小时，得到铁的前驱体溶液。将Laponite粘土分散在水中，浓度为1-5％，搅拌一小时以上，得到粘土溶液。将铁的前驱体溶液与粘土溶液混合后，搅拌1-3小时，然后静置陈化后，经过过滤、洗涤、干燥、在400-800℃焙烧等程序后，得到氧化铁柱撑Laponite粘土材料，成品颜色为褐色。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为510m2/g，经过700℃焙烧得到的材料的比表面积为380m2/g。实施例2通过乙酸途径合成氧化铬柱撑Laponite粘土材料将硝酸铬溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硝酸铬氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。迅速将得到的氢氧化铬沉淀离心分离，向沉淀中加入浓度为20-100％的乙酸溶液，搅拌一小时，得到铬的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。得到的氧化铬柱撑Laponite粘土材料成品的颜色为黄绿色。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为625m2/g，经过700℃焙烧得到的材料的比表面积为487m2/g。实施例3通过乙酸途径合成氧化铈柱撑Laponite粘土材料将硝酸铈溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硝酸铈氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。迅速将得到的氢氧化铈沉淀离心分离，向沉淀中加入浓度为20-100％的乙酸溶液，搅拌一小时，得到铈的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。得到的氧化铈柱撑Laponite粘土材料成品的颜色为浅黄色。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为594m2/g，经过700℃焙烧得到的材料的比表面积为444m2/g。实施例4通过乙酸途径合成氧化锰柱撑Laponite粘土材料将硝酸锰溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硝酸锰氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。迅速将得到的氢氧化锰沉淀离心分离，向沉淀中加入浓度为30-100％的乙酸溶液，搅拌一小时，得到锰的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。得到的氧化锰柱撑Laponite粘土材料成品的颜色为黑褐色。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为595m2/g，经过700℃焙烧得到的材料的比表面积为472m2/g。实施例5通过乙酸途径合成氧化钴柱撑Laponite粘土材料将硫酸钴溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硫酸钴氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。将得到的氢氧化钴悬浊液搅拌15分钟后离心分离，洗涤后，向沉淀中加入浓度为4-100％的乙酸溶液，搅拌一小时，得到钴的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。得到的氧化钴柱撑Laponite粘土材料成品的颜色为黑色。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为639m2/g，经过700℃焙烧得到的材料的比表面积为495m2/g。实施例6通过甲酸途径合成氧化钴柱撑Laponite粘土材料将硫酸钴溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硫酸钴氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。将得到的氢氧化钴悬浊液搅拌15分钟后离心分离，洗涤后，向沉淀中加入浓度为2-30％的甲酸溶液，搅拌一小时，得到钴的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为582m2/g。实施例7通过酒石酸途径合成氧化铬柱撑Laponite粘土材料将硝酸铬溶解于水中，边搅拌边加入适量的氢氧化钠溶液，硝酸铬氢氧化钠的摩尔比为1/2-1/6。迅速将得到的氢氧化铬沉淀离心分离，向沉淀中加入浓度为4-20％的酒石酸溶液，搅拌一小时，得到铬的前驱体溶液。其余的程序同实施例1。本实施例中经过500℃焙烧得到的材料比表面积为626m2/g。实施例8通过乙酸途径合成氧化铁柱撑蒙脱石粘土材料铁的前驱体溶液的制备方法同实施例1。将蒙脱石粘土分散在水中，浓度为1-5％，搅拌一小时以上，得到粘土溶液。将铁的前驱体溶液与蒙脱石粘土溶液混合后，搅拌1-3小时，然后静置陈化后，经过过滤、洗涤、干燥、在300-600℃焙烧等程序后，得到氧化铁柱撑蒙脱石粘土材料。本实施例中经过400℃焙烧得到的材料比表面积为252m2/g。实施例9通过乙酸途径合成氧化钴柱撑蒙脱石粘土材料钴的前驱体溶液的制备方法同实施例6。将蒙脱石粘土分散在水中，浓度为1-5％，搅拌一小时以上，得到粘土溶液。将钴的前驱体溶液与蒙脱石粘土溶液混合后，搅拌1-3小时，然后静置陈化后，经过过滤、洗涤、干燥、在300-600℃焙烧等程序后，得到氧化钴柱撑蒙脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柱撑粘土材料的制备方法，可制备高比表面积的金属氧化物柱撑粘土材料；其特征是，通过有机酸溶液溶解金属氢氧化物来获得金属氧化物的前驱体，然后用得到的前驱体来交换粘土层中的阳离子，通过陈化、过滤、洗涤、干燥和焙烧程序得到产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝郑平，李进军，赵伟，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]