一种硫锑酸根插层水滑石及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫锑酸根插层水滑石及其制备方法。水滑石类化合物由于具有特殊的结构组成，在催化剂、吸附剂、阻燃剂、热稳定剂等领域具有重要的用途。通过简单的几个步骤：首先将辉锑矿溶解形成硫锑酸根；随后利用水滑石类化合物的“记忆效应”，将硫锑酸根插层进入水滑石层间，形成硫锑酸根插层水滑石。得到的硫锑酸根插层水滑石综合了水滑石及锑类化合物优异的阻燃性能和热稳定性能，在阻燃剂、热稳定剂领域具有极佳的应用前景。本发明专利技术提出的硫锑酸根插层水滑石及其制备方法，其原料来源广泛，工艺流程和原理简单，设备投资少，运行成本低廉，为综合利用我国富藏的含锑矿物及开发新型的阻燃剂和热稳定剂提供了新的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物的制备方法，尤其涉及一种硫锑酸根插层水滑石及其制备的方法。
技术介绍
水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石 (Hydrotalcite-LikeCompounds),又称层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydr0XideS，LDHS)。LDHS是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物其化学结构通 式为x+ (AnO x/n · mH20，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金 属阳离子；An_为层间阴离子。由于LDHs独特的结构组成，LDHs具有独特的酸碱双功能性、 层间离子的可交换性、热稳定性和记忆效应。LDHs层板的金属阳离子组成和层间阴离子高 度可调，因而在催化剂、阻燃剂、热稳定剂、吸附剂、抗菌材料、紫外阻隔材料等领域具有广 泛的应用。我国是世界上发现、利用锑矿较早的国家之一。其中湖南锡矿山是世界上最大的 锑矿之一，产量一直居世界前列。目前在地壳上已发现的含锑矿物达120多种，但具有工业 利用价值的锑矿物仅有10种，即辉锑矿、方锑矿、锑华、锑赭石、黄锑华、硫氧锑矿、自然锑、 硫汞锑矿、脆硫锑铅矿、黝铜矿。其中辉锑矿(Sb2S3)的储量最大，开发利用最多。从辉锑矿 制备的锑类化合物在阻燃剂和热稳定剂领域中具有重要的地位，锑类阻燃剂具有抑烟性能 强的优点，而锑类热稳定剂具有价格低廉、无毒或低毒、热稳定性能好等优点。将锑类离子 如硫锑酸根离子插层进入水滑石的层间，可以通过协同作用充分发挥和增强两者优异的阻 燃性能和热稳定性能，并充分利用了我国富存的辉锑矿，为综合利用辉锑矿和开发新型阻 燃剂和热稳定剂提供了新的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供。它包括如下步骤1)将50克辉锑矿粉碎至150 μ m以下，加入到200 IOOOmL质量浓度为5% 20%的Na2S或K2S溶液中，搅拌反应0. 5 4h ；2)产物滤去残渣后，滤液稀释至pH值为8 10。将50 250克普通水滑石在 400 600度煅烧2 12h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，60 90度条件 下隔绝空气或通入保护性气体搅拌反应0. 5 6h ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸 根插层水滑石。所述的普通水滑石为商业或自制的常见阴离子插层的水滑石，如碳酸根型、硝酸 根型、硫酸根型、氯离子型水滑石等中的一种或几种；所述的保护性气体为氮气、氩气等不 参与反应的气体等。本专利技术提出的硫锑酸根插层水滑石及其制备方法，其原料来源广泛，工艺流程和 原理简单，设备投资少，运行成本低廉。得到的硫锑酸根插层水滑石综合了水滑石及锑类化 合物优异的阻燃性能和热稳定性能，在阻燃剂、热稳定剂领域具有极佳的应用前景，为综合 利用我国富藏的含锑矿物及开发新型的阻燃剂和热稳定剂提供了新的途径。附图说明图1是硫锑酸根插层水滑石的XRD图谱；图中，LDH为商业水滑石，LDO为LDH的 煅烧产物，SbS3-LDH为硫锑酸根插层水滑石；图2硫锑酸根插层水滑石的SEM图。具体实施例方式本专利技术提出了，其原料来源广泛，制备工 艺流程简单，生产成本低廉。具体实施方式包括以下步骤制备的第一步是将辉锑矿充分粉碎，加入到一定浓度的Na2S或K2S溶液中。辉锑 矿的主要成分为Sb2S3，其将于Na2S或K2S反应生成硫锑酸根(SbS33_)离子，具体反应方程 式如下Sb2S3+3Na2S — 2Na3SbS3Sb2S3+3K2S — 2K3SbS3制备的第二步是将硫锑酸根离子插层进入水滑石内部。水滑石具有“记忆效应”， 即水滑石的低温(400 600度)煅烧产物所得的双金属氧化物在加入离子溶液后，可以恢 复到起始水滑石的层状结构。将第一步的产物滤去残渣后，将滤液稀释到水滑石的合成PH 值8 10，将双金属氧化物加入到滤液中，双金属氧化物将由于“记忆效应”而恢复到水滑 石的层状结构，形成层间阴离子为硫锑酸根的双金属氢氧化物。在合成过程中，需隔绝空气 或不断通入保护性气体如氮气、氩气等以防止二氧化碳溶于溶液中而优先形成碳酸根型水 滑石。反应的方程式为(以Mg-Al双金属氧化物为例)3Mg6Al209+2SbS 广+XH2O — 3 (SbS33O 2yH20下图所示为硫锑酸根插层Mg-Al水滑石的XRD图谱和SEM图。图1中LDH为商业 的Mg-Al-CO3水滑石，其特征峰003、006和009非常明显；经过煅烧后，产物LDO的XRD图谱 中，水滑石的特征峰已经被破坏；通过LDO的“记忆效应”，将硫锑酸根插层进入水滑石后， 所得产物的XRD图谱表现为片状特征，水滑石的特征衍射峰003、006和009重新出现，且与 Mg-Al-CO3水滑石相比，003和006的衍射峰向低角度移动，表明硫锑酸根离子的长度大于 碳酸根离子。从产物的SEM图像中可以看出，硫锑酸根插层水滑石保留了水滑石的圆片状 结构，其半径约500nm，厚度约10 20nm。下面结合实施例进一步说明本专利技术。实施例1 1)将50克辉锑矿粉碎至150 μ m以下，加入到200mL质量浓度为20%的Na2S溶 液中，搅拌反应0. 5h ；2)产物滤去残渣后，滤液稀释至PH值为8。将50克Mg-Al-CO3商业水滑石在400 度煅烧12h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，60度条件下通入氮气搅拌反应6h ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸根插层水滑石。实施例2 1)将50克辉锑矿粉碎至150 μ m以下，加入到IOOOmL质量浓度为5%的K2S溶液 中，搅拌反应4h ；2)产物滤去残渣后，滤液稀释至pH值为10。将250克Mg-Fe-NO3自制水滑石在 600度煅烧2h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，90度条件下隔绝空气搅拌反 应0. 5h ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸根插层水滑石。实施例3 1)将50克辉锑矿粉碎至150 μ m以下，加入到500mL质量浓度为10 %的Na2S溶 液中，搅拌反应2h ；2)产物滤去残渣后，滤液稀释至PH值为9。将150克Mg-Al-Cl商业水滑石在500 度煅烧6h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，75度条件下通入氮气搅拌反应 3h ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸根插层水滑石。实施例4 1)将50克辉锑矿粉碎至150 μ m以下，加入到750mL质量浓度为15%的K2S溶液 中，搅拌反应1.5h;2)产物滤去残渣后，滤液稀释至pH值为9. 5。将200克Ni-Al-SO4自制水滑石在 450度煅烧8h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，85度条件下通入氩气搅拌反 应2h ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸根插层水滑石。权利要求，其特征在于包括如下步骤1)将50克辉锑矿粉碎至150μm以下，加入到200～1000mL质量浓度为5％～20％的Na2S或K2S溶液中，搅拌反应0.5～4h；2)产物滤去残渣后，滤液稀释至pH值为8～10。将50～250克普通水滑石在400～600度煅烧2～12h后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，60～90度条件下隔绝空气或通入保护性气体搅拌反应0.5～6h；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫锑酸根插层水滑石及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：　　１）将５０克辉锑矿粉碎至１５０μｍ以下，加入到２００～１０００ｍＬ质量浓度为５％～２０％的Ｎａ↓［２］Ｓ或Ｋ↓［２］Ｓ溶液中，搅拌反应０．５～４ｈ；　　２）产物滤去残渣后，滤液稀释至ｐＨ值为８～１０。将５０～２５０克普通水滑石在４００～６００度煅烧２～１２ｈ后得到的煅烧产物双金属氧化物加入到滤液中，６０～９０度条件下隔绝空气或通入保护性气体搅拌反应０．５～６ｈ；产物经过滤、清洗、烘干后即得到硫锑酸根插层水滑石。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪刚，叶瑛，夏枚生，孙杰，谭盛恒，李海晏，李秀悌，张奥博，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]