插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器及其制备方法，将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照摩尔比＝2‑3:1形成溶液A；将NaOH溶解形成溶液B；将甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O按照摩尔比＝2‑3:5形成溶液C；将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，温度为30‑35摄氏度；待滴加完毕后，将混合溶液继续搅拌30分钟；将混合溶液升温至60摄氏度并静置老化5‑8小时，然后将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤至中性，最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25‑30小时。本发明专利技术制作过程简单、成本低廉，可操作性强，制作周期短，且制备出的纳米容器所含抑制剂环境友好、能够进行可控释放且修复性能优异，在金属防腐领域具有良好的前景。

【技术实现步骤摘要】
插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器及其制备方法
本专利技术涉及一种镁铝水滑石纳米容器及其制备方法，尤其涉及一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器及其制备方法，属于金属的腐蚀防护领域。
技术介绍
添加有抑制剂的涂层能够对金属的腐蚀起到很好的抑制作用，但抑制剂被直接添加到涂层中，其不仅分散性较差，而且抑制剂容易与涂层直接作用，导致抑制剂被提前消耗，极大地降低了抑制剂的自修复性能。一种有效的方法是先将抑制剂封装到纳米容器中，然后再添加到涂层中。当涂层遭到破坏时，封装有抑制剂的纳米容器释放抑制剂，对破损区域进行修复，从而达到预期的自修复效果。氨基酸是一种环境友好型抑制剂，而甲硫氨酸相比其他氨基酸，其特有的硫活性基团易吸附到金属表面，形成一层阻隔层，从而达到抑制金属腐蚀，修复破损部位的目的。水滑石属于层状化合物，层间阴离子具有可交换性，因此能将其作为纳米容器用于封装阴离子腐蚀抑制剂甲硫氨酸，同时甲硫氨酸插层到镁铝水滑石层间制成自修复防腐纳米容器尚未报道。采用共沉淀法制备水滑石需要对反应物的浓度、加料顺序、体系的PH、反应温度、老化时间、反应气氛、产物的洗涤和干燥条件等条件严格控制，否则易导致杂晶生成。而甲硫氨酸具有分子结构，采用传统的共沉淀法更是很难将甲硫氨酸插层到镁铝水滑石层间。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了制作过程简单、成本低廉，可操作性强，制作周期短且抑制剂环境友好、能够进行可控释放且修复性能优异而提供一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器及其制备方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照摩尔比＝2-3:1均匀分散在去离子水中形成溶液A；将NaOH溶解在去离子水中形成溶液B；将甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O按照摩尔比＝2-3:5均匀分散在去离子水中，用NaOH调节至碱性，形成溶液C；步骤二：在搅拌和通入惰性气体条件下，将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，温度为30-35摄氏度；步骤三：待滴加完毕后，将混合溶液继续搅拌30分钟；步骤四：将混合溶液升温至60摄氏度并静置老化5-8小时，然后将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤至中性，最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25-30小时。本专利技术还包括这样一些特征：1.所述溶液C的PH为8.5-9.5；2.所述步骤一中Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的浓度控制在1-1.5mol/L，NaOH浓度为1-1.5mol/L；3.所述惰性气体在步骤二中滴加前1个小时通入，在步骤四中升温至60摄氏度后停止。一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器，包括可由下述化学反应得到的产物：步骤一：将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照摩尔比＝2-3:1均匀分散在去离子水中形成溶液A；将NaOH溶解在去离子水中形成溶液B；将甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O按照摩尔比＝2-3:5均匀分散在去离子水中，用NaOH调节至碱性，形成溶液C；步骤二：在搅拌和通入惰性气体条件下，将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，温度为30-35摄氏度；步骤三：待滴加完毕后，将混合溶液继续搅拌30分钟；步骤四：将混合溶液升温至60摄氏度并静置老化5-8小时，然后将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤至中性，最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25-30小时，得到插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器。所述溶液C的PH为8.5-9.5；所述步骤一中Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的浓度控制在1-1.5mol/L，NaOH浓度为1-1.5mol/L；所述惰性气体在步骤二中滴加前1个小时通入，在步骤四中升温至60摄氏度后停止。本专利技术的技术原理是镁铝水滑石是一种层状双金属氢氧化物，合成的镁铝水滑石层板带正电荷。制备甲硫氨酸插层的镁铝水滑石前首先用NaOH溶液将甲硫氨酸变为甲硫氨酸阴离子，使其具有负电荷。然后通过确定反应物浓度、反应时间及温度、老化时间及温度和惰性气体的通入情况等并借助静电引力的作用，将甲硫氨酸阴离子固定到带正电荷的水滑石层板间，构成甲硫氨酸插层的镁铝水滑石纳米容器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制作过程简单、成本低廉，可操作性强，制作周期短，且制备出的纳米容器所含抑制剂环境友好、能够进行可控释放且修复性能优异，在金属防腐领域具有良好的前景。附图说明图1是合成的甲硫氨酸插层的镁铝水滑石的XRD图；图2是释放前后的甲硫氨酸插层镁铝水滑石的XRD图；(其中，a曲线是未释放的甲硫氨酸插层的镁铝水滑石纳米容器，b曲线是释放后的沉淀物；)图3是0.35％NaCl溶液中释放的甲硫氨酸抑制剂浸泡的镁合金片以及对照样品的表面形貌图。(其中，a为释放后的上清液浸泡60小时的镁合金表面形貌图，b为0.35％NaCl溶液直接浸泡镁合金片60小时后的表面形貌图。)具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术的目的在于提供一种制作过程简单、成本低廉，可操作性强，制作周期短且抑制剂环境友好、能够进行可控释放且修复性能优异的甲硫氨酸插层的镁铝水滑石智能防腐纳米容器。为解决其技术问题，本专利技术提出：首先在碱性条件下将甲硫氨酸分子转变为甲硫氨酸阴离子，用Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O混合溶液及NaOH溶液同时滴定甲硫氨酸阴离子溶液，使其维持在恒定的PH范围，并通过确定反应物浓度、反应时间及温度、老化时间及温度和惰性气体的通入情况等控制制备过程，将绿色抑制剂甲硫氨酸插层到镁铝水滑石层间，制成具有可控释放功能的智能防腐纳米容器。本专利技术的技术方案如下：步骤1，将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照n(Mg2+)/n(Al3+)＝(2-3):1均匀分散在去离子水中，形成溶液A。将NaOH溶解在去离子水中制成NaOH溶液，形成溶液B。步骤2，将甲硫氨酸按照甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O摩尔比(2-3):5称取并均匀分散在去离子水中，用NaOH调节至碱性，形成溶液C。步骤3，在搅拌和通入惰性气体条件下，将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，整个过程温度维持在30-35摄氏度。步骤4，待滴加完毕后，将混合溶液搅拌30分钟以完成反应，后停止搅拌。步骤5，将混合溶液温度升至60摄氏度，静置老化5-8小时。将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤沉淀至中性。最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25-30小时。在步骤1中，Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的浓度控制在1-1.5mol/L。NaOH浓度为1-1.5mol/L。在步骤2中，用NaOH将甲硫氨酸溶液的PH调节至8.5-9.5。在步骤3中，滴加前先通入惰性气体1小时，排尽瓶内空气。保持溶液A和溶液B滴加速度为匀速滴加，搅拌速度为剧烈搅拌。在步骤4中，混合溶液继续搅拌反应30分钟过程持续通入惰性气体。在步骤5中，升温至60摄氏度后停止通入惰性气体。评价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照摩尔比＝2‑3:1均匀分散在去离子水中形成溶液A；将NaOH溶解在去离子水中形成溶液B；将甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O按照摩尔比＝2‑3:5均匀分散在去离子水中，用NaOH调节至碱性，形成溶液C；步骤二：在搅拌和通入惰性气体条件下，将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，温度为30‑35摄氏度；步骤三：待滴加完毕后，将混合溶液继续搅拌30分钟；步骤四：将混合溶液升温至60摄氏度并静置老化5‑8小时，然后将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤至中性，最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25‑30小时。

【技术特征摘要】
1.一种插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：将Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O按照摩尔比＝2-3:1均匀分散在去离子水中形成溶液A；将NaOH溶解在去离子水中形成溶液B；将甲硫氨酸和Mg(NO3)2·6H2O按照摩尔比＝2-3:5均匀分散在去离子水中，用NaOH调节至碱性，形成溶液C；步骤二：在搅拌和通入惰性气体条件下，将溶液A以滴式方式滴加到溶液C中，并用溶液B调节PH使混合溶液与溶液C初始酸碱度保持一致，温度为30-35摄氏度；步骤三：待滴加完毕后，将混合溶液继续搅拌30分钟；步骤四：将混合溶液升温至60摄氏度并静置老化5-8小时，然后将所得悬浊液离心并用去离子水反复洗涤至中性，最后所得的固体产物在60摄氏度下干燥25-30小时。2.根据权利要求1所述的插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，所述溶液C的PH为8.5-9.5。3.根据权利要求1或2所述的插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，所述步骤一中Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的浓度控制在1-1.5mol/L，NaOH浓度为1-1.5mol/L。4.根据权利要求1或2所述的插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，所述惰性气体在步骤二中滴加前1个小时通入，在步骤四中升温至60摄氏度后停止。5.根据权利要求3所述的插层有甲硫氨酸的镁铝水滑石纳米容器的制备方法，其特征是，所述惰性气体在步骤二中滴加前1个小时通入，在步骤四中升温至60摄氏度后停止。6.一种插层有甲硫氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳力，闫大帅，张萌，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23