钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，该钙基层状复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中低价主体层板阳离子至少包括钙离子；该制备方法包括步骤：S1、将氧化钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物；S2、将第一混合物溶于水中，获得第二混合物；S3、将第二混合物在80℃～300℃下反应4h～100h，反应产物经固液分离，所得固相经洗涤干燥，获得钙基层状复合金属氢氧化物。根据本发明专利技术的钙基复合金属氢氧化物的制备方法在制备钙基层状复合金属氢氧化物的过程中，避免使用氢氧化钠、碳酸钠等原料，且所用原料均参与反应并生成了目标产物，原子经济性为100％。

Preparation of calcium based layered composite metal hydroxide

The invention discloses a method for preparing calcium base laminated composite metal hydroxide, the calcium base laminated composite metal hydroxide including low cation, high main layer of main layer and interlayer anion cation, the low price of main layer at least comprises cationic calcium; the preparation method comprises the following steps: S1, the calcium oxide and high cationic water-soluble salt, S2, won the first mixture; the first mixture is dissolved in water, second S3, second 100h mixture; the mixture at 80 to 300 DEG C under the reaction to 4h reaction product by solid-liquid separation, washing and drying to obtain the solid phase, calcium based layered double hydroxides. According to the process of calcium based composite metal hydroxides of the invention of the preparation method in the preparation of calcium base laminated composite metal hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate and avoid the use of raw materials, and the raw materials are involved in the reaction and generate the target product, the atom economy is 100%.

【技术实现步骤摘要】
钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法
本专利技术属于无机非金属功能材料
，具体地讲，涉及一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法。
技术介绍
复合金属氢氧化物(简称LDHs)是一种层状材料，LDHs由带正电荷的金属氢氧化物层板和带负电荷的层间阴离子组装而成，金属氢氧化物层板中带有具有不同电荷的金属阳离子。在现有的LDHs中，金属阳离子主要为二价金属阳离子和三价金属阳离子，由此该LDHs的结构通式可表示为：[M+M2+1-y-0.5x-2zM3+yM4+z(OH)2](An-)y/n·mH2O，其中M+、M2+、M3+和M4+分别表示位于金属氢氧化物层板上的一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子，An-表示层间阴离子，0≤x≤0.4，0≤y≤0.7，0≤z≤0.5，0≤y+0.5x+2z≤1，其中y、z不能同时为0，m为层间水分子的物质的量。LDHs具有主客体元素种类和数量可调、层板弹性可调、尺寸和形貌可调等特点，LDHs因其结构的特殊性以及性能被极大强化而在催化、能源、生物传感器、吸附、药物等研究领域引起了广泛兴趣和高度重视，产业关联度大、渗透性强，可广泛应用于国民经济众多领域和行业。传统的LDHs的制备方法主要有水热法、沉淀法、原位合成法、离子交换法、焙烧还原法等。在传统的LDHs的制备方法中，一方面，需要以氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸铵等为原料，会引入新的副产物，不仅需要进行LDHs与副产物的分离操作，而且分离后的LDHs还需要进行洗涤，传统方法每生产1吨LDHs会副产2吨左右的钠盐、铵盐等副产物，需要几十倍甚至上百倍的水进行洗涤，造成水资源的大量浪费；另一方面，某些方法中还需要CO2等酸性气体，操作更为复杂，气体使用不慎还会带来高压危险。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，该制备方法可在制备钙基层状复合金属氢氧化物的过程中，避免使用氢氧化钠、碳酸钠等原料，且所用原料均参与反应并生成了目标产物，原子经济性为100％。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，所述钙基层状复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中，所述低价主体层板阳离子至少包括钙离子；所述制备方法包括步骤：S1、将氧化钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物；S2、将所述第一混合物溶于水中，获得第二混合物；S3、将所述第二混合物在80℃～300℃下反应4h～100h，反应产物经固液分离，所得固相经洗涤干燥，获得所述钙基层状复合金属氢氧化物。进一步地，所述高价阳离子与所述高价主体层板阳离子相同。进一步地，所述高价阳离子选自Al3+、Ni3+、Co3+、Fe3+、Mn3+、Cr3+、V3+、Ti3+、In3+、Ga3+、Sn4+、Ti4+和Zr4+中的至少一种。进一步地，所述高价阳离子的水溶性盐中的阴离子选自Cl-、NO3-、CO3-、SO42-、SO32-、S2O32-、H2PO4-、HPO42-、PO43-、对氨基苯甲酸根、乙二酸根、苯甲酸根、水杨酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根、十二烷基苯甲酸根和十二烷基苯磺酸根中的任意一种。进一步地，所述第一混合物中钙离子的物质的量与所述高价阳离子的水溶性盐的物质的量之比为1:2～1000:1。进一步地，在所述步骤S1中，还包括：将低价阳离子的水溶性盐和/或氢氧化物加入至所述第一混合物中。进一步地，所述第一混合物中钙离子、低价阳离子的总物质的量与所述高价阳离子的水溶性盐的物质的量之比为1:2～1000:1；所述第一混合物中钙离子与所述低价阳离子的物质的量之比为1:2～100:1。进一步地，所述低价阳离子与所述低价主体层板阳离子相同。进一步地，所述低价阳离子选自Li+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Cd2+和Be2+中的至少一种。进一步地，所述低价阳离子的水溶性盐中的阴离子选自Cl-、NO3-、CO3-、SO42-、SO32-、S2O32-、H2PO4-、PO43-、对氨基苯甲酸根、乙二酸根、苯甲酸根、水杨酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根、十二烷基苯甲酸根和十二烷基苯磺酸根中的任意一种。进一步地，所述低价阳离子的水溶性盐中的阴离子和所述高价阳离子的水溶性盐中的阴离子相同。本专利技术通过合理选择反应物、同时通过合理控制各反应物之间的比例，使得最终主要获得包括钙离子的层状复合金属氢氧化物(简称钙基LDHs)，而无需使用氢氧化钠、碳酸钠等原料，也不会对应产生钠盐等副产物；获得的钙基LDHs经简单洗涤即可使用，大幅减少了洗涤用水等淡水资源的使用，同时达到了接近100％的原子经济性，满足了绿色化学的要求。与此同时，钙基LDHs具有优异的热稳定性、阻燃性能、抗紫外光老化等性能，是优化PVC、PP、PE、EVA等高聚物材料性能的重要功能添加剂。具体实施方式以下，将来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种物质，但是这些物质不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个物质与另一个物质分开来。本专利技术公开了一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，该钙基层状复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中，低价主体层板阳离子至少包括钙离子。根据本专利技术的钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法包括下述步骤：S1、将氧化钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物。优选地，第一混合物中还包括低价阳离子的水溶性盐和/或氢氧化物；也就是说，将氧化钙、低价阳离子的水溶性盐和/或氢氧化物以及高价阳离子的水溶性盐混合，获得所述第一混合物。具体地，低价阳离子与钙基层状复合金属氢氧化物中的低价主体层板阳离子相同，其中低价阳离子用X表示，当第一混合物中包含有低价阳离子的水溶性盐和/或氢氧化物时，可分别以X1、X2等表示；高价阳离子与高价主体层板阳离子相同，用Y表示。低价阳离子选自Li+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Cd2+和Be2+中的至少一种；高价阳离子选自Al3+、Ni3+、Co3+、Fe3+、Mn3+、Cr3+、V3+、Ti3+、In3+、Ga3+、Sn4+、Ti4+和Zr4+中的至少一种。低价阳离子的水溶性盐以及高价阳离子的水溶性盐中的阴离子均可选自Cl-、NO3-、CO3-、SO42-、SO32-、S2O32-、H2PO4-、HPO42-、PO43-等无机阴离子或对氨基苯甲酸根、乙二酸根、苯甲酸根、水杨酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根、十二烷基苯甲酸根、十二烷基苯磺酸根等有机阴离子中的任意一种；且优选地，低价阳离子的水溶性盐和高价阳离子的水溶性盐中的阴离子保持一致。具体地，当第一混合物中不存在低价阳离子的水溶性盐和/或氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，所述钙基层状复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中，所述低价主体层板阳离子至少包括钙离子；其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、将氧化钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物；S2、将所述第一混合物溶于水中，获得第二混合物；S3、将所述第二混合物在80℃～300℃下反应4h～100h，反应产物经固液分离，所得固相经洗涤干燥，获得所述钙基层状复合金属氢氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种钙基层状复合金属氢氧化物的制备方法，所述钙基层状复合金属氢氧化物包括低价主体层板阳离子、高价主体层板阳离子以及层间阴离子，其中，所述低价主体层板阳离子至少包括钙离子；其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1、将氧化钙与高价阳离子的水溶性盐混合，获得第一混合物；S2、将所述第一混合物溶于水中，获得第二混合物；S3、将所述第二混合物在80℃～300℃下反应4h～100h，反应产物经固液分离，所得固相经洗涤干燥，获得所述钙基层状复合金属氢氧化物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高价阳离子与所述高价主体层板阳离子相同。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高价阳离子选自Al3+、Ni3+、Co3+、Fe3+、Mn3+、Cr3+、V3+、Ti3+、In3+、Ga3+、Sn4+、Ti4+和Zr4+中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高价阳离子的水溶性盐中的阴离子选自Cl-、NO3-、CO3-、SO42-、SO32-、S2O32-、H2PO4-、HPO42-、PO43-、对氨基苯甲酸根、乙二酸根、苯甲酸根、水杨酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根、十二烷基苯甲酸根和十二烷基苯磺酸根中的任意一种。5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物中钙离子的物质的量与...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小川，唐志雷，樊发英，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海,63