本发明专利技术涉及一种含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用，制备步骤为：将可溶性的二价金属盐和三价金属盐溶于水得到溶液A；将可溶性碱溶于水得到碱性溶液B；将A、B两种溶液同时缓慢滴入反应瓶中混合并强烈搅拌；混合悬浮液经反复离心、冲洗至中性，烘干，研磨制得目标产物过渡金属LDHs，可作为氧化水中持续性难降解有机物硝基苯的活性催化剂。本发明专利技术结合层状双金属氢氧化物的结构特征和性质，以及过渡金属氢氧化物的化学活性展现出优良的催化性能。以层状双金属氢氧化物为载体，引入过渡金属并作为层板组成的重要成分，能够充分利用过渡金属的活性，从而提供更多的催化活性点，极大地提高催化效果，并能够回收利用。?
【技术实现步骤摘要】
含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
本专利技术属于层状双金属氢氧化物(LDHs)材料制备的
，具体涉及一种含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法，以及作为水处理中氧化难降解有机化合物硝基苯的活性催化剂及其应用。
技术介绍
层状双金属氢氧化物(LDHs)又称水滑石型化合物或阴离子粘土，其结构与水镁石 (Mg(OH)2)层状结构类似。这种材料是由相互平行的层板组成，位于层板上的二价金属阳离子Mn可以在一定的比例范围内被离子半径相近的三价金属阳离子Mm同晶取代，使得层板带永久正电荷；层间具有可交换的阴离子以维持电荷平衡。LDHs的化学组成具有如下通式[M1VxMmx(OH)2Γ[Αη_χ/η · mH20]，其中Mn和Mm分别是二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；Αη_为层间阴离子-为Μ3+/(Μ2++Μ3+)摩尔比值仰为层间水分子的个数。由于LDHs 具有特殊的层板化学组成、层间阴离子种类及数量、晶粒尺寸分布的可调控性、结构的可恢复性和酸碱双功能性等而在吸附、催化、环境、医药、电化学、光化学、农药、纳米材料、军工材料、功能高分子领域受到广泛的重视，是一类具有广泛应用前景的新型无机功能材料。过渡金属由于存在不同的氧化态，因而具备独特的物理、化学特性，被广泛地应用于电磁、光电以及催化等领域。研究表明，过渡金属氧化物，特别是Cu、Mn、Cr、Co 和Ni的氧化物催化剂具有很高的催化活性。对于LDHs，迄今为止人们研究最多的是 Mg3Al-CO3-LDHs,而对于含过渡金属的LDHs文献报道较少，国内尚未出现含过渡金属Mn的 LDHs文献报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种操作简单、调控方便的含过渡金属LDHs的层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用，目的是将LDHs的基本物理化学性能与过渡金属的独特性质结合起来，并作为催化剂应用于水处理中对难降解有机物进行催化氧化。本专利技术提出的含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法，利用恒定pH值共沉淀法，使反应液PH维持在一定条件下，将构成LDHs的金属离子混合盐溶液与混合碱溶液发生共沉淀，具体步骤如下(1)将可溶性二价金属盐Mn与可溶性三价金属盐Mni溶液于去离子水中，得到混合金属盐溶液A ;所述二价金属盐采用二价金属离子为Co2+，三价金属盐采用三价金属离子Mn3+ 或Al3+，并使混合盐溶液中原子比等于(2 4) : I ；(2)将可溶性碱溶解于去离子水中，得到混合碱液B;(3)将混合金属盐溶液A和混合碱液B同时缓慢滴入玻璃反应器中，调节流速，剧烈搅拌，保持反应液PH值恒定，该反应悬浮液于恒温下晶化；晶化温度控制在25 60 °C，晶化时间为2. O 6. O h ;(4)将步骤(3)制得的反应悬浮液经离心分离后，用去离子水洗涤至中性，烘干，研磨，制得目标产物。本专利技术中，步骤(I)中所述可溶性二价金属盐或可溶性三价金属盐中阴离子为 NO3一或C厂等易于被交换的离子。本专利技术中，步骤(2 )中所述可溶性碱为Na2CO3和NaOH混合液，且混合碱液中0『: CO32一的摩尔比为(4 8) : I。本专利技术中，步骤(3)中pH值保持为碱性10 11，与所选取的二价金属离子和三价金属离子种类有关。本专利技术中，晶化温度、时间对材料的晶体结构有着重要的影响，需要严格控制晶化温度控制在25 60°C，晶化时间2. 0 6· O h。本专利技术所得的含过渡金属的层状双金属氢氧化物作为催化剂应用于硝基苯氧化反应。本专利技术具有如下优点采用恒定PH值共沉淀法将过渡金属引入层状双金属氢氧化物，该方法操作简单，调控方便，可以有效结合层状双金属氢氧化物和过渡金属的特殊性能，从而提供更多的催化活性中心，大幅提高材料的催化活性，且易实现材料的循环利用。附图说明图I为实施例1-3制备的层状双金属氢氧化物的粉末XRD衍射图谱。其中a为实施例I中C04A12-LDH的XRD衍射图谱，b为实施例2中Co4MnAl_LDH的XRD衍射图谱，c为实施例3中Co4Mn2-LDH的XRD衍射图谱。图2为实施例1-3制备的层状双金属氢氧化物的TEM照片。其中a为实施例I 中Co4A12-LDH的TEM照片，b为实施例2中Co4MnAl_LDH的TEM照片，c为实施例3中 Co4Mn2-LDH 的 TEM 照片。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例I :Co4A12_LDH的制备配制合适比例的Co(NO3)2和Al (NO3)3混合溶液250 ml，使得金属原子比Co/Al等于 2,总金属离子浓度等于I. O mol/L ;配制浓度为O. 5 mol/L和NaOH浓度为3. O mol/L的混合碱液500 ml ;将金属盐溶液和混合碱液同时缓慢滴入玻璃反应器进行共沉淀反应，剧烈搅拌，反应溶液PH值维持在10. O ;将玻璃反应器置于25°C恒温水浴中，持续剧烈磁力搅拌 2. O h ;对悬浮液进行反复离心分离，并用去离子水反复冲洗产物至pH接近中性；将产物在 60° C条件下烘干，碾磨，得到目标产物Co4A12-LDH。实施例2 Co4MnAl-LDH 的制备配制合适比例的Co (NO3) 2、Mn (NO3) 2和Al (NO3) 3混合溶液250 ml，使得金属原子比Co/ (Mn+Al)等于2，总金属离子浓度等于I. O mol/L ;配制浓度为0. 5 mol/L和NaOH浓度为3. O mol/L的混合碱液500 ml ;将金属盐溶液和混合碱液同时缓慢滴入玻璃反应器进行共沉淀反应，剧烈搅拌，反应溶液PH值维持在10. O ;将玻璃反应器置于25°C恒温水浴中，持续剧烈磁力搅拌2. O h ;对悬浮液进行反复离心分离，并用去离子水反复冲洗产物至pH接近中性； 将产物在60° C条件下烘干，碾磨，得到目标产物Co4MnAl-LDH。实施例3 Co4Mn2-LDH的制备配制合适比例的Co(NO3)2和Mn(NO3)2混合溶液250 ml，使得金属原子比Co/Mn等于 2,总金属离子浓度等于I. O mol/L ;配制浓度为O. 5 mol/L和NaOH浓度为3. O mol/L的混合碱液500 ml ;将金属盐溶液和混合碱液同时缓慢滴入玻璃反应器进行共沉淀反应，剧烈搅拌，反应溶液PH值维持在10. O ;将玻璃反应器置于25°C恒温水浴中，持续剧烈磁力搅拌 2. O h ;对悬浮液进行反复离心分离，并用去离子水反复冲洗产物至pH接近中性；将产物在 60° C条件下烘干，碾磨，得到目标产物Co4Mn2-LDH。X射线粉末衍射(XRD)和TEM测试结果表明材料为片状纳米颗粒，且具有层状双金属氢氧化物的结构特征。实施例4 LDHs催化氧化水中有机污染物的应用材料可应用于双氧水和臭氧氧化体系中。臭氧氧化体系Co4A12-LDH、Co4MnAl-LDH 和Co4Mn2-LDH投加量0. 5 g/L ;臭氧投加量1. (Tl. 5mg/L，选取硝基苯为典型有机污染物，硝基苯降解效率分别达到39. 8%,47. 2%和59. 5%，而单独臭氧氧化对硝基苯降解率仅为 13. 2 %。双氧水氧化体系中Co4A12-LDH、Co4MnAl-LDH 和 Co4Mn2-LDH 投加量1· O g/L ； 双本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法，利用恒定pH值共沉淀法，其特征在于使反应液pH维持在一定条件下，将构成LDHs的金属离子混合盐溶液与混合碱溶液发生共沉淀，具体步骤如下：将可溶性二价金属盐MII与可溶性三价金属盐MIII溶液于去离子水中，得到混合金属盐溶液A；所述二价金属盐采用二价金属离子为Co2+，三价金属盐采用三价金属离子Mn3+或Al3+，并使混合盐溶液中???????????????????????????????????????????????原子比等于(2~4)?:?1；将可溶性碱溶解于去离子水中，得到混合碱液B；将混合金属盐溶液A和混合碱液B同时缓慢滴入玻璃反应器中，调节流速，剧烈搅拌，保持反应液pH值恒定，该反应悬浮液于恒温下晶化；晶化温度控制在25?~?60℃，晶化时间为2.0?~?6.0?h；将步骤（3）制得的反应悬浮液经离心分离后，用去离子水洗涤至中性，烘干，研磨，制得目标产物。2012104303146100001dest_path_image002.jpg
【技术特征摘要】
1.一种含过渡金属的层状双金属氢氧化物的制备方法，利用恒定PH值共沉淀法，其特征在于使反应液PH维持在一定条件下，将构成LDHs的金属离子混合盐溶液与混合碱溶液发生共沉淀，具体步骤如下 将可溶性二价金属盐Mn与可溶性三价金属盐Mm溶液于去离子水中，得到混合金属盐溶液A ;所述二价金属盐采用二价金属离子为Co2+，三价金属盐采用三价金属离子Mn3+或Al3+，并使混合盐溶液中α/(Μη+Α1)原子比等于(2 4) : I ； 将可溶性碱溶解于去离子水中，得到混合碱液B ； 将混合金属盐溶液A和混合碱液B同时缓慢滴入玻璃反应器中，调节流速，剧烈搅拌，保持反应液PH值恒定，该反应悬浮液于恒温下晶化；晶化温度控制在25 60°...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋铭皓，段标标，盛力，陈勇，周友飞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。