一种高纯度水滑石及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高纯度水滑石及其制备方法，涉及水滑石材料技术领域。本发明专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：将金属复合材料和水溶液混合，进行水解反应，得到水滑石；所述金属复合材料的制备原料包括铝和第二类金属；所述水溶液的pH值为1～12。本发明专利技术以金属复合材料为原料，在特定pH值水溶液中进行水解，反应过程中产生氢气，具有纯化产品和提高产品比表面积的双重作用；反应产物经简单冲洗、干燥，即可得到不含杂质阴离子的高纯度水滑石。得到不含杂质阴离子的高纯度水滑石。得到不含杂质阴离子的高纯度水滑石。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度水滑石及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水滑石材料
，具体涉及一种高纯度水滑石及其制备方法。

技术介绍

[0002]水滑石是一类阴离子型粘土，是一种无机材料，主要是由层间互换阴离子和带正电荷层板有序的组装而形成的层状结构主体化合物，称之为层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides，LDHs)。这一类化合物的层板通常是由两种金属的氢氧化物形式组成，层板上带有正电荷，层板间存在着能够平衡正电荷的阴离子，它的结构非常类似于水镁石Mg(OH)2。水镁石基构造单元是镁氧八面体，八面体的中央是Mg，6个顶角是OH，相邻八面体间靠共用边相互接形成二维延伸的配位八面体结构，其单元晶层称为水镁石片。
[0003]水滑石结构上的特殊性使LDHs本身具有碱性，层板上阳离子的可调配性、层间阴离子的可互换性可应用于阴离子型污染物的互换、氧化还原催化剂和其附着体等方面。水滑石经一定温度的焙烧形成复合金属氧化物，因为它的活性成分非常分散，可将其应用于催化剂或者催化剂的附着体，在吸附、离子交换、日用化工、催化、超导以及环境保护等方面具有巨大的应用潜力。但通常由于合成方法、合成条件以及原料配比不同，得到的水滑石在性质、形貌等方面也存在差异。
[0004]目前虽然针对水滑石合成的研究较多，有共沉淀法、尿素水解法、水热法、溶胶凝胶法等。但是大多数制备方法都存在制备条件较为苛刻，制备过程较为繁琐等问题，以共沉淀法进行的合成反应为例，要求温度至少在100℃以上，甚至要求在氮气保护下反应，在制备过程中pH控制不当的话产物不纯，容易含有氢氧化物。由于共沉淀法用氢氧化钠和碳酸钠作为沉淀剂，一方面会引入新的杂质离子；另一方面钠离子会导致催化剂中毒，降低催化剂的性能，因此共沉淀法需要用大量的去离子水洗涤产物。共沉淀法的流程主要包括：滴加、沉淀、老化、洗涤、过滤、干燥，过程复杂因此会增加制备成本。这些苛刻的制备条件和昂贵的制备成本成为了水滑石的制备与实际应用的最大限制。如何在较为简单的制备条件下得到纯度较高的水滑石是研究人员所要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高纯度水滑石及其制备方法，本专利技术提供的方法工艺简单、生产成本低，且能够得到高纯度水滑石。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高纯度水滑石的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将金属复合材料和水溶液混合，进行水解反应，得到水滑石；
[0009]所述金属复合材料的制备原料包括铝和第二类金属；
[0010]所述水溶液的pH值为1～12。
[0011]优选地，所述金属复合材料中，铝元素的质量含量为24～34％；所述金属复合材料的粒径为0.01～3mm。
[0012]优选地，所述第二类金属为镁、锌和过渡金属中的一种或几种。
[0013]优选地，所述金属复合材料的制备方法包括物理混合、球磨法、高真空电弧熔炼法或真空雾化法。
[0014]优选地，所述水溶液为去离子水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或盐酸溶液。
[0015]优选地，所述水解反应的温度为25～90℃，时间为9～160h。
[0016]优选地，所述水解反应后还包括：将反应产物依次进行洗涤和干燥，得到水滑石。
[0017]优选地，所述水滑石的纯度≥99％。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的水滑石，具有典型花瓣状，粒径为200～400nm。
[0019]优选地于，比表面积为32～73m2/g。
[0020]本专利技术提供了一种高纯度水滑石的制备方法，包括以下步骤：将金属复合材料和水溶液混合，进行水解反应，得到水滑石；所述金属复合材料的制备原料包括铝和第二类金属；所述水溶液的pH值为1～12。本专利技术以金属复合材料为原料，在特定pH值水溶液中进行水解，反应过程中产生氢气，具有纯化产品和提高产品比表面积的双重作用；反应产物经简单冲洗、干燥，即可得到不含杂质阴离子的高纯度水滑石。本专利技术在得到水滑石的同时可以产生氢气符合绿色可持续发展理念；本专利技术的制备方法操作简单，条件温和；相比于传统的共沉淀法，采用本专利技术提供的制备方法能够得到纯度更高的水滑石，且水滑石的形貌是典型的花瓣状，比表面积较高，能够提升水滑石的应用潜力。
附图说明
[0021]图1为实施例1制备的铝镁合金的XRD图；
[0022]图2为实施例1～3制备的纳米级铝镁水滑石的XRD图；
[0023]图3为实施例3制备的纳米级铝镁水滑石的FT-IR图；
[0024]图4为实施例1～3制备的纳米级铝镁水滑石的SEM图；
[0025]图5为实施例1～3制备的纳米级铝镁水滑石的粒径分析图；
[0026]图6为实施例4制备的纳米级铝锌水滑石的XRD图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种高纯度水滑石的制备方法，包括以下步骤：
[0028]将金属复合材料和水溶液混合，进行水解反应，得到水滑石；
[0029]所述金属复合材料的制备原料包括铝和第二类金属；
[0030]所述水溶液的pH值为1～12。
[0031]在本专利技术中，若没有特殊要求，所采用的原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。
[0032]在本专利技术中，所述金属复合材料包括铝和第二类金属；所述铝元素的质量含量优选为金属复合材料总质量的24～34％，更优选为25～30％。在本专利技术中，所述金属复合材料的粒径优选为0.01～3mm。在本专利技术中，所述第二类金属优选为镁、锌和过渡金属中的一种或几种，更优选为镁、锌或锰。在本专利技术的具体实施例中，所述金属复合材料优选为镁铝合金或镁锌合金，具体优选为Al-Mg70或Al-Zn70。在本专利技术中，所述金属复合材料的来源优选
为合金废料或者由铝和第二类金属制备得到。
[0033]在本专利技术中，所述金属复合材料的制备方法优选包括物理混合、球磨法、高真空电弧熔炼法或真空雾化法。
[0034]在本专利技术中，当采用物理混合制备金属复合材料时，所述金属复合材料的制备方法优选包括：将铝和第二金属混合，得到金属复合材料。本专利技术对所述混合的具体工艺参数没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物理混合即可，具体的例如搅拌。在本专利技术中，所述铝和第二金属的物质的量之比优选为1:1～3。
[0035]在本专利技术中，采用球磨法制备金属复合材料的具体过程优选包括：将铝、第二金属和磨球置于球磨罐中，进行球磨，得到合金复合粉末。在本专利技术中，所述球磨时的球料比优选为20：1；所述磨球的材质优选为钢珠或玛瑙，所述磨球优选经无水乙醇超声清洗和真空干燥后再使用。在本专利技术中，所述球磨优选在氮气或氩气气氛中进行，避免氧化。在本专利技术中，所述球磨的转速优选为350～800r/min，更优选为450～600r/min；所述球磨的时间优选为10～75h，更优选为15～25h。在本专利技术中，球磨法可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯度水滑石的制备方法，包括以下步骤：将金属复合材料和水溶液混合，进行水解反应，得到水滑石；所述金属复合材料的制备原料包括铝和第二类金属；所述水溶液的pH值为1～12。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属复合材料中，铝元素的质量含量为24～34％；所述金属复合材料的粒径为0.01～3mm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二类金属为镁、锌和过渡金属中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属复合材料的制备方法包括物理混合、球磨法、高真空电弧熔炼法或真空雾化法。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓进，郑彤，唐阳，万平玉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：