本发明专利技术涉及一种层状双金属氢氧化物LDH‑Cl2‑I2晶须及其制备方法和应用。所述晶须的化学式为Mg6Al2（OH）14Cl2I2·4H2O；所述晶须通过金属阳离子Mg2+和Al3+与阴离子Cl‑、I‑和OH‑反应得沉淀后蒸发水分得到。本发明专利技术提供的层状双金属氢氧化物LDH‑Cl2‑I2晶须为一种晶须状的类水滑石化合物，除具有孔径的可调变性、较大的比表面积和层间离子可交换性等类滑石类化合物的功能外，还具有晶须增韧补强的功能，在增韧补强材料，催化、阻燃、吸附材料等领域中具有非常广泛的应用前景。本发明专利技术提供的制备方法，工艺简单，适合大规模推广。
Layered double hydroxides LDH-Cl2-I2 whisker and preparation method and application thereof
The invention relates to a layered double hydroxides LDH Cl2 I2 whisker and its preparation method and application. The chemical formula of the whisker is Mg6Al2 (OH) 14Cl2I2. 4H2O; the whisker is precipitated by the reaction of the metal cations Mg2 + and Al3 + with the anions Cl, I, and OH, and is obtained by evaporating water after precipitation. The layered bimetallic hydroxide LDH_Cl2_I2 whisker provided by the invention is a whisker-like hydrotalcite-like compound, which has not only the functions of adjustable pore size, large specific surface area and interlayer ion exchangeability, but also the functions of whisker toughening and reinforcing, and catalysis in toughening and reinforcing materials. It has a very wide application prospect in the fields of flame retardant and adsorption materials. The preparation method provided by the invention has simple process and is suitable for large-scale popularization.
【技术实现步骤摘要】
一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须及其制备方法和应用
本专利技术属于材料领域，更具体地，涉及一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须及其制备方法和应用。
技术介绍
层状双金属氢氧化物(LayeredDoubleHydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-LikeCompounds,HTLc)的统称，是一类重要的无机功能材料，具有催化、吸附、阻燃等功能，是一种环保型的多功能无机材料。最典型的LDH是Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，也称镁铝水滑石，如果此镁铝水滑石中的Mg2+、A13+或CO32-离子被其他离子所取代，即可得到类水滑石(HTLc)。HTLc的通式是：(m＝0,1,2···N)(其中M2+为二价金属离子，如Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等；M3+为三价金属离子，如Al3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+等；A为层间阴离子，如CO32-、NO3-、Cl-、SO42-、PO43-、C6H4(COO)22-等；m为层间结合水数目).由所组成的板层称为金属板层，由组成的层称为阴离子层。这种层状结构可表示如下：由于HTLc有孔径的可调变性，又有较大的比表面积和层间离子可交换性，因此其在催化、阻燃、吸附、医药、基因存储等领域中具有非常广泛的应用前景。对于LDH、HTLc类化合物，目前国内外许多从事这方面的研究做了大量工作，并在各自的领域内都取得了可喜的成果。国内外的研究主要集中在金属板层二价阳离子的置换上，例如将镁离子置换为铜离子或钴离子等，也有的设计将阴离子置换为一些诸如氨基酸等有机生物分子的。在国内，北京化工大学对LDH的研究取得了很大的成就。他们在设计含铜、钴、镍、有机酸、多酸等插层LDH复合材料领域上取得了很大的研究成果。在国外，也有很多学者在制备LDH技术上、或者利用LDH作为催化剂合成众多重要的有机化合物和无机化合物上、又或者用作阻燃剂、吸附剂等研究上也取得了很多可喜的成果，提供了大量有用的实验数据。但至目前，LDH和HTLc类化合物主要为片状结构，晶须状的LDH和HTLc类化合物几乎没有报道。而晶须状的无机材料具有增韧补强功能，如可开发晶须状的LDH或HTLc类化合物则可赋予LDH和HTLc类无机材料较好的增韧补强功能，以进一步扩宽其应用。因此，开发一种晶须状的LDH和或HTLc类化合物具有重大的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术目的在于弥补现有技术中晶须状的LDH和HTLc类化合物的研究空白，提供一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须。本专利技术提供的层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须除具有孔径的可调变性、较大的比表面积和层间离子可交换性等类滑石类化合物的功能外，还具有晶须增韧补强的功能在增韧补强材料，催化、阻燃、吸附材料等领域中具有非常广泛的应用前景。本专利技术的另一目的在于提供上述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须在制备增韧补强材料、催化材料、阻燃材料或吸附材料中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须，所述晶须的化学式为Mg6Al2(OH)14Cl2I2·4H2O；所述晶须通过金属阳离子Mg2+和Al3+与阴离子Cl-、I-和OH-反应得沉淀后蒸发水分得到。本专利技术提供了一种特定组成的层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须，该物质为晶须状，晶须的长径比为15～25:1，分散性好，晶须晶型好，具有晶须结构所带来的增韧补强的功能；同时该物质又具有HTLc类化合物所具有的孔径的可调变性、较大的比表面积和层间离子可交换性的功能，在增韧补强材料，催化、阻燃、吸附材料等领域中具有非常广泛的应用前景。本专利技术提供一种上述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1：配制MgI2和AlCl3的混合溶液，用0.0085～0.0115mol/L的NaOH或KOH溶液调至pH为7.45～7.55；所述混合溶液中Mg2+的浓度为2.1～2.7mol/L，Al3+的浓度为0.65～0.95mol/L；S2：向混合溶液中加入0.0085～0.0115mol/LNaOH或KOH溶液至pH为7.95～8.05后，反应生成沉淀；S3：将S2所得沉淀置于5～45℃下蒸发水分，即得所述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须。本专利技术对层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2的制备工艺进行探索可知，原料及其配比、pH调控和温度调控对最终层状双金属氢氧化物的形貌具有重大影响。如金属阳离子Mg2+和Al3+、阴离子Cl-、I-和OH-的浓度过大或过小，pH过高或pH波动范围过大，水分蒸发时温度过高(水分蒸发速度过快)均无法得到晶须形貌或得到晶须形貌的产率非常低。本专利技术通过这一系列条件的优选，最终制备出晶须状的层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2，制备方法简单。另外，青海盐湖(如柯柯盐湖苦卤、茶卡盐湖苦卤或察尔汗盐湖)有数量巨大的苦卤，这些苦卤是制备LDH-Cl2-I2晶须极优的天然资源。但这些资源一直得不到科学、高值利用，而是一直闲置着，这不仅浪费了盐湖资源，还使得盐湖周边土壤严重盐渍化及植物枯死,给盐湖的生态环境造成破坏，同时也给将来盐场资源开采带来困难。利用盐湖苦卤作为Mg2+和Cl-的来源，可充分利用该天然资源，节约成本，具有重要的经济价值。优选地，所述MgI2和AlCl3来源于青海盐湖苦卤。更为优选地，所述MgI2和AlCl3来源于察尔汗盐湖苦卤。优选地，S1中调节pH为7.5。优选地，S1混合溶液中Mg2+的浓度为2.4mol/L；S1混合溶液中Al3+的浓度为0.8mol/L。优选地，S2中所述NaOH或KOH溶液的浓度为0.01mol/L。优选地，S2中加入NaOH或KOH溶液至pH为8.00。优选地，S2的反应时间为95～101h。更为优选地，S2的反应时间为98h。为了更好的调控pH，防止pH过低或波动过大，优选地，S2中每6h通过添加NaOH或KOH溶液来调节混合溶液的pH，每次添加NaOH或KOH溶液前后的pH的变化值不大于0.05。优选地，所述调节混合溶液的pH的NaOH或KOH溶液的浓度为0.0085～0.0115mol/L。为了使得水分蒸发更为均匀，优选地，S3中还包括风吹步骤使水分蒸发，所述风吹的风速为4～5m/s。青海盐湖地区具有丰富的太阳能资源和风能资源，常年温度在5～45℃，风速在4～5m/s，可将S2所得沉淀置于青海盐湖地区空旷处，利用天然的太阳能和风能资源实现水分缓慢蒸发，不仅节约了能源且实现绿色化工。上述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须在制备增韧补强材料、催化材料、阻燃材料或吸附材料中的应用也在本专利技术的保护范围内。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须为一种晶须状的类水滑石化合物，既具有晶须增韧补强的功能，又有孔径的可调变性、较大的比表面积和层间离子可交换性等类滑石类化合物的功能，在增韧补强材料，催本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种层状双金属氢氧化物LDH‑Cl2‑I2晶须，其特征在于，所述晶须的化学式为Mg6Al2（OH）14Cl2I2·4H2O；所述晶须通过金属阳离子Mg2+和Al3+与阴离子 Cl‑、I‑和OH‑反应得沉淀后蒸发水分得到。
【技术特征摘要】
1.一种层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须，其特征在于，所述晶须的化学式为Mg6Al2（OH）14Cl2I2·4H2O；所述晶须通过金属阳离子Mg2+和Al3+与阴离子Cl-、I-和OH-反应得沉淀后蒸发水分得到。2.权利要求1所述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1：配制MgI2和AlCl3的混合溶液，用0.0085~0.0115mol/L的NaOH或KOH溶液调至pH为7.45~7.55；所述混合溶液中Mg2+的浓度为2.1~2.7mol/L，Al3+的浓度为0.65~0.95mol/L；S2：向混合溶液中加入0.0085~0.0115mol/LNaOH或KOH溶液至pH为7.95~8.05后，反应生成沉淀；S3：将S2所得沉淀置于5~45℃下蒸发水分，即得所述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须。3.根据权利要求2所述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须的制备方法，其特征在于，S1中调节pH为7.5。4.根据权利要求2所述层状双金属氢氧化物LDH-Cl2-I2晶须的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴健松，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44
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