本发明专利技术涉及一种合成相对严格单分散稳定的?LDHs?纳米晶的制备方法。该方法主要包括以下步骤：1）通过胶体磨合成?LDHs?得到白色浆体，然后经过离心水洗三次转移到水热釜中重结晶得到稳定的胶体溶液；2）分别配制密度不同的密度梯度介质溶液；3）在离心管中依次按密度不同加入定量的梯度溶液，配成阶梯型密度梯度溶液；4）将所制备的胶体溶液缓慢地加到密度梯度溶液液面上，一定条件下离心；5)?不同大小的胶体纳米颗粒在密度梯度溶液中的沉降速率不同，离心停止后，将停留在密度不同的梯度溶液中，从而提供了一种获得单分散?LDH?纳米晶的有效方法。?这种高单分散度的纳米材料在药物、基因载体，多聚物?/?LDHs?生物纳米复合材料以及?LDH?薄膜等方面具有很大的潜在应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过利用密度梯度离心法分离LDHs纳米晶并研究其性能，而得到的，属于无机纳米材料合成工艺
技术介绍
水滑石(Layered Double Hydroxides ,简写成LDHs)是一类阴离子型层状化合物，其化学表达式可以表示为[M2+(1_x)M3+x(0H)]An_(x/n) . mH20，其中M2+与M3+具为金属阳离子。如果η = O，层板间呈中性仅靠范德华相互作用力结合在一起。由于M3+ (χ = O. 33 - O. 167 )的微量取代使得层板带有正电荷，并由层板间的阴离子(Αη_ )结合在一起，而阴离子可以是大多数的无机、有机阴离子。因其结构和性能的可调变性，可广泛应用于众多领域和行业，[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132(47) : 16735-16736.]近年来更是由于它们在催化、吸附、纳米复合材料和药物载体等领域的巨大潜在应用能力而引起广泛关注。传统的合成方法一般是由恒定pH或变化pH共沉淀后再经过一定时间的晶化 [J. Phys. Chem B ,2010, 114(17) : 5678-5685]，此类方法得到的 LDHs 材料一般是由数以千计的层板堆叠组成的二次颗粒团聚体，尺寸在1-10 ym范围，这就限制了 LDHs材料作为药物、基因载体，多聚物/ LDHs生物纳米复合材料以及LDHs薄膜等性能应用，这就要求得到高单分散度的纳米材料。目前，有很多关于胶体LDHs悬浮液的合成方法(J. Mater. Chem, 2006, 16 (39) : 3809-3813·)，现有一种方法制备稳定的LDHs胶体纳米晶( J. Phys. Chem B, 2006，110(34) : 16923-16929.)，通过控制温度可得到不同尺寸分布的胶体溶液。但是得到易控制纳米尺寸的、稳定的单分散LDHs胶体纳米晶仍然是一个挑战。密度梯度离心分离法是一种对所分离的纳米颗粒无损的，根据不同纳米颗粒在密度梯度溶液中存在沉降系数差而将颗粒按尺寸或形貌分离开的。这种分离方法可以得到在同一体系内所得到的尺寸更加单一的纳米颗粒[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132(7): 2333-2337. ; angew. Chem. In. Ed. 2009, 48(5) : 939-942.]。而在前期工作中，我们已经成功利用密度梯度离心分离法分离纳米金颗粒、石墨烯、CdS、CiFeCo等，这里我们首次尝试将密度梯度离心分离法与成核-晶化隔离法制备LDH胶体纳米晶溶液结合在一起， 探讨LDH的尺寸与组成之间的联系。密度梯度离心分离法为研究同一体系中LDH的尺寸及其组成之间的关系提供了有力的技术支持，为生物纳米复合材料和LDHs薄膜等领域提供丰富的材料基础，对LDH纳米晶的应用和发展有着重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效控制稳定的单分散LDHs胶体纳米晶的合成方法， 从而可以很好的通过调控物料比来控制合成LDHs纳米片的大小。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种有效控制稳定的单分散LDHs胶体纳米晶的合成方法，其特征在于该方法的具体步骤如下I. LDH胶体纳米晶的制备，其特征在于该方法按如下步骤进行制备稳定的LDH纳米晶胶体溶液a.将含有Mg2+和Al3+的混合盐溶液与NaOH溶液同时倒入高速旋转的胶体磨中几分钟，可得到浆液；b.将a所得的浆液经过5000 - 12000转/分钟离心十分钟左右，除去上清液，加去离子水搅拌至无大块颗粒，再离心、水洗两次；c.将步骤b所得的沉淀溶于40 mL去离子水中搅拌至无大块颗粒，然后倒入水热釜中于80 - 150 V烘箱内反应8 - 16 h。最后得到稳定的透明胶体溶液。2. LDHs纳米晶的密度梯度离心分离a.依次配制浓度不同(即密度由大到小)且能使LDH稳定分散的的乙二醇/水密度梯度介质溶液，按从高浓度到低浓度的顺序依次取等体积的介质溶液加入离心管配制成梯度溶液；b.缓慢地将一定量步骤I所得的稳定透明胶体溶液置于上述所得的梯度溶液上；c.在温度为4-25 °C,转速为20000 - 50000转/分钟，时间为10 - 30 分钟的条件下离心，得到一种按照纳米颗粒尺寸大小分布的胶体纳米分散液；d.将得到的胶体纳米分散液从顶部分批次取出，最终得到不同尺寸的纳米颗粒。上述技术方案I中Mg2+ / Al3+的摩尔比例可以由1.5-3范围内调节，可以得到不同Mg2+ /Al 3+比稳定LDH胶体溶液，他们相应的尺寸分布也不同。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果①将密度梯度离心分离法应用到同一体系的LDHs胶体纳米晶的分析中，很容易得到尺寸分布更窄的纳米粒子；② 在同一体系内的LDH纳米片并不具有相同的成分分布，纳米片的尺寸和组成之间存在着某种关系，可以通过原料的组成调控LDH纳米粒子的尺寸。表征结果见图I - 5.图I a)是实施例一中稳定MgAl - LDH胶体纳米晶的X射线粉末衍射(XRD) 图，有测定结果看，本专利技术值得的样品的最强峰分别为(003)(006)(012)三条峰，为水滑石结构的特征峰；b)是该样品的透射电子显微镜(TEM )图，由图2可见MgAl-LDH纳米片的大小片不均一，尺寸主要分布在50 - 300 nm.图2是实施例一中MgAl-LDH进行密度梯度离心(D⑶S )分离前后的数码照片，尤其是分离后的样品，由于该胶体溶液为澄清透明溶液，故利用丁达尔效应来判别LDH 胶体在密度梯度溶液中的分布情况，然后就可以层层取出分散在密度梯度溶液中的纳米颗粒。图3是LDHs胶体纳米晶离心分离后，不同层数的TEM照片分别为第8，第10 ，第12，第14，第16层的TEM照片，相对应的是数学统计的片层大小的柱状图及其高斯拟合曲线，可见由上到下LDH纳米片逐渐增大。图4是实施案例一不同层数的LDH纳米片的组成及其相应尺寸的线性关系图， 可见随着Mg2+ / Al3+比的增大，相应的尺寸也逐渐增大。图5是实施案例一中保持碱量和总的金属元素的物质的量不变，改变MgAl -LDH的Mg2+ / Al3+摩尔比，由1.5调控到3.0，获得相应稳定LDH胶体溶液的尺寸分布图。可见随着Mg2+/ Al3+的增大，尺寸分布的峰位置右移，总体LDH纳米片有增大的趋势。附图说明图I a)是本专利技术实施案例一合成所得到的MgAl-LDHs胶体纳米晶未经分离的 XRD; b)为合成所得到的MgAl-LDHs胶体纳米晶未经分离的TEM照片图2是本专利技术实施案例一所合成的MgAl-LDHs胶体纳米晶经过密度梯度离心分离法分离前后离心管的数码照片。图3是本专利技术实施案例一所合成的MgAl-LDH胶体纳米晶经过密度梯度离心分离后处在不同层数的纳米颗粒的TEM图。图4是本专利技术实施案例一为不同层数的Mg/Al摩尔比(即不同层数的纳米片的组成)，片层大小与相应层数的线性关系，表明组成与LDHs纳米片之间存在联系。图5是本专利技术实施案例一改变合成投料比，得到尺寸分布不同的纳米片。具体实施方式实施例一I.制备稳定的MgAl-LDH胶体纳米晶溶液；(I)将 10 mL 含有 3 mmol MgCl2 和 I mmol AlC本文档来自技高网...
【技术保护点】
LDH?胶体纳米晶的制备，其特征在于该方法按如下步骤进行：制备稳定的?LDH?纳米晶胶体溶液：a.?将含有?Mg2+?和?Al3+?的混合盐溶液与?NaOH?溶液同时倒入高速旋转的胶体磨中几分钟，可得到浆液；b.?将?a?所得的浆液经过?5000???12000?转?/?分钟离心十分钟左右，除去上清液，加去离子水搅拌至无大块颗粒，再离心、水洗两次；c.?将步骤?b?所得的沉淀溶于?40?mL?去离子水中搅拌至无大块颗粒，然后倒入水热釜中于?80???150?℃?烘箱内反应?8???16?h。最后得到稳定的透明胶体溶液。
【技术特征摘要】
1.一胶体纳米晶的合成方法，其特征在于该方法的具体步骤如下 .1.LDH胶体纳米晶的制备，其特征在于该方法按如下步骤进行 制备稳定的LDH纳米晶胶体溶液 a.将含有Mg2+和Al3+的混合盐溶液与NaOH溶液同时倒入高速旋转的胶体磨中几分钟，可得到浆液； b.将a所得的浆液经过5000- 12000转/分钟离心十分钟左右，除去上清液，力口去离子水搅拌至无大块颗粒，再离心、水洗两次； c.将步骤b所得的沉淀溶于40mL去离子水中搅拌至无大块颗粒，然后倒入水热釜中于80 - 150 V烘箱内反应8 - 16 h。最后得到稳定的透明胶体溶液。.2.LDHs纳米晶的密度梯度离心分离 a.依次配制浓度不...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓明，吴彩英，常铮，张国新，邝允，段雪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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