水滑石结构性能及制备方法研究报告综述
最新水滑石的结构和性质以及市场应用介绍

1 水滑石的结构和性质水滑石是一类具有特殊结构和性能的无机化合物结晶体,化学名称为碱式碳酸镁、铝水合物,英文名称为Hydrotalcite。
自然界中所见到的自然状态的水滑石,数量很少,仅在俄罗斯、挪威等少数地区以矿物形式存在。
由于此类化合物有独特的性质和特点,各国用化学合成方法,相继投人科研力量,研制出百余种结构不同的水滑石,其中一些品种已经投入工业化生产。
水滑石作为新颖的化工产品,在化学工业、塑料工业、医药业中得到广泛的应用。
水滑石结构与水镁石Mg(OH)2结构相似,由MgO6八面体组成菱形单元层,由于Mg与AL离子半径相近,层板上Mg与AL离子相间排列,Mg与AL层带正电荷,两侧为带负电的OH-层,再外侧为碳酸根与H20层。
水滑石受热时,低于200℃,仅释放少量结晶水;在280℃左右,释放的都是游离水(结晶水);高于350℃时,丢失水及碳酸根离子转化的C02;直到450℃左右,丢失的都是水和C02。
低于500℃,分解过程仍是可逆的。
水滑石热分解曲线如图1所示。
图1: 水滑石热分解曲线应用于农膜的水滑石要求颗粒度较小,理想状态是球型结构,目前生产合成水滑石的公司和专利较多,专利和专论文献每年有百篇,其中报道较多的常用水滑石分子式见表1.水滑石结构中还可含有其他金属离子,因此水滑石是一类化合物,它的主要性质和特征相同,结构和性能是有差异的。
2 水滑石在农用薄膜中的作用水滑石在农膜中的应用有很多优点:增透、缓释、保温、与光稳定剂有协同和热稳定作用等,使水滑石与其他缓释剂相比有显著的优越性。
2.1 水滑石的增透作用在农膜中透光性能可用两个概念来表述:透光率和透明度。
透光率是透过农膜光线的光通量与入射光的光通量之比(用%来表示),透射光包括直射光和散射光。
透明度是直射光的透过能力,不包括散射光,一般用雾度来表示。
雾度是偏离入射光方向的散射光光通量与透过光光通量之比。
因此,雾度大也就是透明度不高。
冬季,为了提高塑料大棚内的温度,增加农作物产量,我国北方地区希望使用透光性能好、雾度低的农膜来铺设,主要用于反季节栽培的日光温室。
水滑石的制备方法

水滑石的制备方法
水滑石的制备方法主要有以下几种:
1. 碳酸氢铵法:将碳酸氢铵和适量的氢氧化镁混合悬浊液,在适当的温度下反应生成水滑石。
反应方程式为:
(NH4)HCO3 + Mg(OH)2 →MgCO3·3H2O + NH3 + H2O
2. 碳酸镁-氰酸铵法:将碳酸镁和氰酸铵按一定比例混合,加入适量的水溶液搅拌,反应生成水滑石。
反应方程式为:
MgCO3 + NaNH2CN →MgCO3·3H2O + NaCN
3. 晶种法:将少量的水滑石晶种加入到氢氧化镁和/或碳酸氢铵溶液中,并在适当的温度下搅拌反应一段时间,水滑石晶种可以作为催化剂促进水滑石的生成。
4. 氢氟酸法:将氢氧化镁与氢氟酸反应,生成氟化镁,然后与少量碳酸镁反应,生成水滑石。
反应方程式为:
Mg(OH)2 + 2HF →MgF2 + 2H2O
MgF2 + MgCO3 →MgCO3·3H2O
以上是常用的几种水滑石的制备方法,具体选择哪种方法取决于实际情况和要求。
水滑石

层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs)的统称,由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料(LDHs)。
1842年Hochstetter首先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿;二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究;1969年Allmann 等人通过测定LDH单晶结构,首次确认了LDH的层状结构;二十世纪九十年代以后,随着现代分析技术和测试手段的广泛应用,人们对LDHs结构和性能的研究不断深化。
简介水滑石材料属于阴离子型层状化合物。
层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物,利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性,将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。
水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。
一般来讲,只要金属阳离子具有适宜的离子半径(与Mg2 +的离子半径0.072 nm相差不大)和电荷数,均可形成LDHs层板[1]。
其化学组成可以表示为[MⅡ1-xMⅢx (OH)2] x +(An- )x/n·mH2O ,其中MⅡ为Mg2 + , Ni2 + , Co2 + , Zn2 + ,Cu2 + 等二价金属阳离子;MⅢ为Al3 + , Cr3 + , Fe3 + , Sc3 + 等三价金属阳离子;An - 为阴离子,如CO2 -3 , NO3 -, Cl - , OH- ,SO24 -, PO34 - , C6H4 (COO)2 2 -等无机和有机离子以及络合离子,则层间无机阴离子不同, LDHs的层间距不同[2]。
水滑石的合成及应用研究报告

水滑石的合成及应用研究水滑石的合成及应用研究(北京化工大学应用化学)前言;介绍了水滑石类化合物的结构和性质,综述了水滑石类化合物的制备方法及其在催化材料、红外吸收材料、萦外阻隔材料、胆燃抑烟材料、热德定剂、生物医药材料、分离与吸附材料等方面的应用研究进展,并指出了当前水滑石类化合物制备与应用研究中存在的问题.关键词;水滑石类化合物层状双金属氢氧化物合成与制备应用Research and Application Progress of Hydrotalcite-like CompoundsAbstract; Water talc is a kind of layered double hydroxyl compound metal oxides is the HT and HTLCs Because of its special crystal chemical properties, it has good thermal stability, adsorption and ion exchange sex, widely used in chemical,material, environmental protection and medicine, etc. There is introduces the structure and properties of hyrotalcite-like compounds, then reviews the research and application progress in its preparation and application as catalytic materials, infrared absorption materials, ultraviolet blocking materials, flame retardant and smoke suppressant materials, heat stabilizer, biomedical materials, separation and adsorption materials in recent years. The problems related to the preparation and application of hydrotalcite-like compounds are also discussedKey words : hydrotalcite-like compound, layered double hydroxides, preparation, application水滑石(Layered Double Hydroxides 简称LDHs),其化学组成[M2+1- xM3+x (OH)2]x+(Ax/nn-). mH2O(M2+,M3+分别代表二价和三价金属阳离子,下标x 指金属元素的含量变化,An- 代表阴离子),是一类典型的阴离子层状材料,其主体一般是由两种或两种以上金属的氢氧化物构成类水镁石层,层板内离子间以共价键连接,层间阴离子以弱化学键与层板相连,起着平衡骨架电荷的作用[1]. 水滑石类化合物为阴离子型层状化合物,层间具有可交换的阴离子,主要由水滑石(Hydrotalcite, HT)、类水滑石(Hydrotalcite-like compound, HTLC)和它们的插层化学产物—插层水滑石构成。
水滑水滑石的组成及结构特征石

水滑石的组成及结构特征水滑石类阴离子黏土是一种重要的层柱状新型无机材料, 主要包括水滑石( Hydrotalcite, 简称HT) 及类水滑石( Hydrotalcite- like compounds,简称HTlc) 。
由于独特的结构特性、组成及孔结构的可调变性以及优良的催化性能, 使其在催化、工业、医药等方面展示了广阔的应用前景, 已引起广泛关注。
典型的水滑石Mg6Al2( OH) 16CO3·4H2O是一种天然存在的矿物。
水滑石与水镁石(Mg( OH)2,Brucite) 的结构类似, 水镁石由Mg( OH) 2八面体相互共边形成层状化合物, 层与层之间对顶地叠在一起, 层间通过氢键缔合。
当水镁石层状结构中的Mg2+部分被半径相似的阳离子( 如Al3+、Fe3+、Cr3+) 取代时, 会导致层上正电荷的积累, 这些正电荷被位于层间的负离子( 如CO32-) 平衡, 在层间的其余空间, 水以结晶水的形式存在,形成图1所示的层柱状结构。
当Mg2+和Al3+被半径相似的二价或三价阳离子同晶取代, 或CO32-被其他阴离子取代, 即形成所谓HTlc。
类水滑石具有和水滑石相同的结构, 差别在于层上阳离子和层间阴离子的种类和数量, 二者统称为水滑石。
由水滑石的结构可知, HTlc 的主要特征由Brucite层的性质、水及阴离子的位置和类型以及层的堆积形式决定。
位于层间的水、阴离子可以断旧键而形成新键, 使其在层间自由移动。
水和CO32-中的氧原子尽可能地通过层上OH-靠近或分散于对称轴(相距约0. 5×10- 10m) , 层上羟基与CO32-通过氢键相互联接。
HTlc可用通式[ M( II) 1- x M( III) x ( OH) 2] x+ [A x/ n n-]·mH2O来表示, 其中M2+和M3+分别代表层上二价和三价阳离子, A n-为层间阴离子, x=M3+/ ( M2++M3+) 。
水滑石——精选推荐

水滑石的制备及应用研究摘要:水滑石及类水滑石化合物具有特殊的层状结构及物理化学性质,具有孔径可调变的择形吸附的催化性能,在吸附、催化领域中占有重要位置。
综述了水滑石的结构、合成方法和应用。
自然界存在的水滑石是镁、铝的羟基碳酸化物,后来人们合成了各种类型的类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds,简称HTLcs),是水滑石中的Mg2+,Al3+,被其他同价离子同晶取代后的化合物,它在结构上与水滑石相同。
由于HTLcs具有离子交换性,又具有孔径可调变的择形吸附的催化性能,近年来越来越受人们重视。
近年来,对于层状双金属氢氧化物(Layerdouble hydroxides简称LDHs)的研究已成为材料科学领域的热点,水滑石及类水滑石化合物因具有特殊的层状结构及物理化学性质,在吸附、催化领域中占有重要位置,对它研究也越来越多。
1 结构水滑石分子组成是Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O,它是一种阴离子型层状化合物。
水滑石中的Mg2+、A13+被M2+、M3+同晶取代得到结构相似的一类化合物,称为类水滑石,分子通式:M2+1-XM3+X(OH)2(An-)X/n·yH2O,其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等;M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+等;An-为在碱性溶液中可稳定存在的阴离子,如:C032—、NO3—、Cl—、OH—、S042—等;x=0.2~0.33,y=0~6。
不同的M2+和M3+,不同的填隙阴离子A—,便可形成不同的类水滑石。
其结构非常类似于水镁石Mg(OH)2,由MgO6八面体共用棱形成单元层,位于层上Mg2+、Al3+、OH—层带有正电荷。
层间有的Mg2+可在一定范围内被A13+同晶取代,使交换的阴离子CO32-与层板上的正电荷平衡,使得这一结构呈电中性。
此外,在氢氧化物层中同时存在着一些水分子,这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。
水滑石概述——精选推荐

⽔滑⽯概述1.1 ⽔滑⽯概述⽔滑⽯类层状化合物是⼀类近年来发展迅速的阴离⼦型粘⼟,⾃然界含量很少,是⼀类由带正电荷的⽔镁⽯层结构和层间填充带负电荷的阴离⼦所构成的层柱状化合物,具有⼴阔应⽤范围。
它具有与蒙脱⼟类阳离⼦粘⼟类似的层状结构,不同的是⾻架为阳离⼦,层间为阴离⼦,显碱性,层间距可通过填充离⼦半径不同的阴离⼦来调变。
由于它们的主体成分⼀般是由两种⾦属的氢氧化物构成,因此⼜称其为层状双⾦属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)。
⽐较常见的Mg/Al 组分的LDHs,称为⽔滑⽯(Hydrotalcite,简称HT);其它组分的LDHs 也可称为类⽔滑⽯(Hydrotalcite like compound,简称HTlc);它们的层插化学产物称为柱撑⽔滑⽯(Pillared Hydrotalcite)。
⽔滑⽯、类⽔滑⽯和柱撑⽔滑⽯统称为⽔滑⽯类材料。
可以通过调变⾦属离⼦和阴离⼦种类、⼤⼩等,改变⽔滑⽯类层状化合物的化学和物理性质,从⽽制得不同性能的材料。
⽔滑⽯于1842年在瑞典⾸次被发现,它是⼀种碳酸型镁铝双氢氧化物,在⾃然状态下以叶状和旋转板状或纤维团状形式存在。
在发现⽔滑⽯的同时,另⼀种由镁铁组成的碳酸型双氢氧化物也被发现,这种物质和其它含有不同物质组成的矿物质⼀样与⽔滑⽯具有基本相同的结构和相似的特征。
佛罗伦萨⼤学的矿物学教授E.Manasse⾸先提出⽔滑⽯及其它同类型矿物质的化学式,他提出⽔滑⽯的精确简式Mg6A12(OH)16CO3·4H2O,并且认为碳酸根离⼦是必不可少的。
这种观点在那时⽐较流⾏,并且持续了很多年。
直到1941年,弗罗德的⼀篇题为“Constitution and polymorphism of the Pyroarite and Sjogrenite Groups”的发表,这些矿物质的组成及它们之间的关系才真正被认清。
水滑石合成与吸附性能研究的开题报告

水滑石合成与吸附性能研究的开题报告开题报告题目:水滑石合成与吸附性能研究一、研究背景水滑石是一种具有层状结构的双氢氧化物,在工业上有着广泛的应用。
其中,水滑石的吸附性能得到了越来越多人的关注。
然而,现有的水滑石吸附材料往往存在成本高、吸附效率低等问题,因此,有必要寻找一种有效的合成方法,同时研究其吸附性能。
二、研究目的与意义本研究旨在探讨一种高效的水滑石合成方法,并对其吸附性能进行研究。
针对现有水滑石吸附材料成本高、吸附效率低等问题,本研究将通过优化水滑石的合成方法,提高其吸附效率,降低其成本,同时实现对废水、废气中有害物质的快速吸附,进而减少其对环境的污染,具有重要的研究意义。
三、研究内容1. 水滑石的合成及表征。
2. 优化水滑石吸附材料的制备工艺,探究其影响因素。
3. 对优化后的水滑石吸附材料进行表征,包括其吸附性能、结构、物化性质等。
4. 针对有害物质(如重金属离子、有机污染物)进行吸附性能测试,探究其吸附动力学、等温吸附等方面的特点。
5. 对比研究不同吸附材料的吸附性能,寻找较优的水滑石吸附材料。
四、研究方法1. 合成方法:采用化学共沉淀法合成水滑石,通过实验探究不同工艺条件下其生长方式、晶体形貌对吸附性能的影响。
2. 表征方法:包括XRD、SEM、TEM等表征方法,分析水滑石吸附材料的结构、形貌、物化性质。
3. 吸附性能测试:采用批处理方法,以有害物质为试剂,探究水滑石吸附材料对其的吸附特性。
4. 数据处理:运用Excel、Origin、SPSS等软件进行数据分析和处理,建立吸附动力学模型,选取优化因素,分析其相互作用。
五、研究进展与计划目前,已初步开展水滑石的合成工作,并对其晶体形貌进行了初步分析。
接下来将继续进行水滑石吸附材料的制备,探析水滑石吸附材料的结构和特点,并进行吸附性能测试。
未来计划:进一步完善水滑石吸附材料的制备工艺,寻找最佳处理条件。
针对不同有害物质,综合比较当前吸附材料的吸附性能,寻找一种高效、低成本吸附材料,并对其吸附特性进行进一步研究。
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水滑石构造性能与制备方法研究综述摘要:水滑石化合物(LDH)是一类阴离子层状化合物,具有碱性和酸性特征、层间阴离子的可交换性、微孔构造和记忆效应。
本文简单介绍了LDH材料的构造、性能及主要的制备方法,并比拟了各种制备方法的优缺点,同时基于水滑石以上的特征对水滑石作为多功能材料的制备进展简单的阐述。
关键词:层状双金属氢氧化物;水滑石;硅烷改性;制备方法一.前言:水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite,HT)和类水滑石(Hydrotalcite一LikePounds,HTLcs),其主体一般由两种金属的氢氧化物构成,又称为层状双金属氧化物(LayeredDoubleHydroxide,LDH)。
水滑石的插层化合物称为插层水滑石。
水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)[1]。
由于水滑石自身的特点赋予了其潜在的应用性能,激发了大量的科研工作者研究兴趣,主要涉及水滑石构造特征的探知,不同类型水滑石的制备、水滑石的不同制备方法及水滑石的改性等。
由于有关水滑石的构造、性能、制备方法等没有较统一的研究与分析,不利与有关水滑石的更深层次的研究,同时也降低了科研效率。
基于有关水滑石研究的这些缺陷,本文对水滑石的构造特征、制备方法、性能探测等方面进展了较为深刻的介绍及比照分析,为科研工作者研究有关水滑石材料的构造、性能、特别是作为催化材料大X围的应用研究提供了理论根底指导的便利。
二.水滑石晶体构造特征LDHs是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。
LDHs的化学组成可以理想的表示为:[M2+1-x M3+x(OH)2]x+(A n+)x/n·mH2O],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,如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn 2+、Cu 2+、Co2+、Pd 2+、Fe 2+等二价阳离子和A13+、Cr 3+、Co3+、Fe3+等三价阳离子均可以形成LDHs;A n+为层间阴离子,可以包括无机阴离子、有机阴离子、配合物阴离子和杂多阴离子;x为M3+/(M2++M3+)的摩尔比值,大约是1/5-1/3;mH2O为层间水分子的个数[2,3]。
其构造类似于水镁石Mg〔OH〕2,由八面体共用棱边而形成主体层板。
位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例X围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代,使得层板带正电荷,层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡,使得LDHs的整体构造呈电中性。
2.1主板层的离子可调换性LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层构造等因素密切相关。
一般来讲,只要金属阳离子具有适宜的离子半径和电荷数,均可形成LDHs层板[4]。
不同的金属阳离子(主要包括二价和三价金属阳离子)组合可以合成一系列的二元、三元以至四元LDHs。
2.2层间阴离子的可调换性由LDHs的构造特征可知,当三价金属阳离子同晶取代层板二价金属阳离子可使得主体层板带正电荷,因而层间必须有阴离子与层板上的正电荷相平衡,以使LDHs构造保持电中性。
一般情况下,LDHs前体的合成多采用无机阴离子如CO32-、NO3-、F-、Cl-、Br-等来平衡层板正电荷[5]。
由于水滑石构造自身的记忆效应及离子交换性能等,可通过改变层间阴离子的种类和数量使得LDHs成为具有不同应用功能的超分子插层构造材料〔如将多种功能性阴离子如无机阴离子、有机阴离子、同多和杂多阴离子以及配合物阴离子〕。
另外,可以通过调变LDHs层板组成中M2+和M3+的比例,来调控层板电荷密度,从而调控层间客体分子数目。
通常,层间阴离子的尺寸、数量、价态及阴离子与层板轻基的键合强度决定了LDHs 的层间距大小,不同的阴离子显示不同的层间尺寸[6]。
2.3粒径尺寸和分布的可调控性当合成水滑石的浓度、温度、PH等发生变化时可影响LDHs成核时的速度,通过调变LDHs晶化时间、温度及溶液浓度及PH从而制备到达不同粒径尺寸的水滑石,可实现在较宽的X围内对于LDHs的晶粒尺寸及其分布进展调控。
三.水滑石的主要性质由于水滑石自身特殊的构造赋予了其以下特性:3.1层间离子的可交换性LDHs的构造特点使其层间阴离子可与多种阴离子进展交换。
离子的交换从在交换顺序,对于无机阴离子,其交换能力大小顺序为:CO32->SO42->HP04- >OH->F->C->Br->NO3-。
一般而言,高价阴离子易于交换进入层间,而低价阴离子易于被交换出来。
利用LDHs的这种性质可以调变层间阴离子的种类赋予LDHs不同的性质,合成不同类型的LDHs〔如各种有机插层阴离子水滑石〕。
3.2酸碱双功能性LDHs的层板由镁氧八面体和铝氧八面体组成,具有较强的碱性[7,8]。
不同的LDHs的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱根本一致,但由于它一般具有很小的比外表积(约5-20m2/g),表观碱性较小,其较强的碱性往往在其锻烧产物一双金属氧化物(LayeredDoubleoxide,简写为LDO)中表现出来。
LDHs一般也带有酸性特征,不同LDHs的酸性强弱既与组成中三价金属氢氧化物酸性强弱有关,也与二价金属氢氧化物的碱性有关,另外插层LDHs的酸性有时来自于层间阴离子,利用LDHs的酸性特别是碱性可作为催化材料得以应用。
3.3热稳定性LDHs的热分解过程包括脱除层间物理吸附水和结晶水、脱经基(层状构造破坏)和阴离子分解生成新相等步骤。
对于镁铝碳酸根来说,在空气中低于2000C时,仅失去层间的水分,而对其构造没有影响;当加热到250-4500C时,层间水分失去的同时有CO2生成;加热到450- 5000C后,脱水比拟完全,CO32-消失,完全转变成CO2。
当加热温度不超过550-600℃,那么这一分解过程是可逆的,在这一过程中仅表现为适当的外表积增加,孔体积增大以及形成了酸碱中心。
当加热温度超过了600℃时,那么分解后形成的金属氧化物的混合物开场烧结,从而使外表积降低,孔体积减小,同时形成尖晶石。
3.4记忆效应所谓水滑石的记忆效应是指在一定条件下,将LDHs热分解所获得的氧化物在一定外界条件下,可使之恢复到起始物质状态。
但是,记忆效应与热分解的温度有关,当温度过高时,分解产物无法恢复至LDHs的构造。
同时,此种恢复不是百分之百的恢复,且在恢复过程中,其结晶度会有所降低。
四.水滑石制备方法LDHs主要制备方法是通过盐和碱反响、盐和氧化物反响和离子交换反响制得,基于以上主要方法进展优化改良而衍生出来不同的方法,如诱导水解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、盐-氧化物法、成核-晶化隔离法等。
4.1共沉淀法共沉淀法是合成水滑石常用的方法,是通过混合金属盐溶液与碱金属氢氧化物的反响而得到LDHs,用共沉淀法合成LDHs金属盐可用硝酸盐、硫酸盐、氯化物和碳酸盐等,碱可以用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等。
例如本课题组氨基乙酸阴离子插层水滑石的制备是将氨基乙酸〔30mmol〕溶解于煮沸的去离子水中〔水温约60至80度,未控制〕搅拌片刻,用氢氧化钠(2.3M)调节溶液PH=11。
通过共沉淀法将六水硝酸镁〔10mmol〕和九水硝酸铝〔3.3mmol〕的水溶液〔镁铝分子比为3:1〕和氢氧化钠溶液〔2.3M〕同时滴入到基质溶液中,在滴加的过程中控制PH=11不变。
其后进展精化、洗涤和枯燥。
共沉淀法按照过饱和度可分为低过饱和度法( PLS)及高过饱和度法( PHS)。
低过饱和度法是将碱液缓慢参加到盐混合溶液中,通过控制滴加速度来控制p H值,而高过饱和度法是将混合溶液在剧烈搅拌下快速参加到碱液中。
一般常用PLS法来制备LDHs,因为用PHS法制备时往往由于搅拌速度跟不上沉淀速度,常会伴有氢氧化物杂相的生成[9]。
按照p H值来分,共沉淀法还包括变化p H值共沉淀法和恒定p H值共沉淀法。
变化p H值共沉淀法制备手续与PLS法一样,而恒定p H值共沉淀法根本上与PHS法一样,另外,要得到纯洁和结晶度良好的水滑石样品,还需注意以下几个方面[10]:M3+/(M2++M3+)要适宜〔一般0.2-0.34〕;在制备非碳酸根阴离子LDHs时,要特别注意隔绝空气,一般要在N2气氛中制备;要严格控制p H值,以防止氢氧化物杂相的生成〔p H值过高还会造成Al3+及其他离子的溶解,而低的p H值会使合成按复杂的路线进展,并且合成不完全〕;进展晶化后处理,为得到结晶度良好的产品,在共沉淀发生后,必须经过一段时间的晶化。
晶化过程可是静态的,也可以是动态的,必要时加压晶化。
水滑石晶化过程研究说明:将沉淀步骤所得浆液置于高压釜中,在较高温度下水热静态晶化比在常压一定温度下搅拌晶化所得水滑石晶形较好,晶粒较大,晶化时间相对较短。
用共沉淀法制备LDHs的主要优点是适用X围广,几乎所有的M2+和M3+的LDHs都可用共沉淀法制备,对于同一种M2+和M3 +体系,只要调整M2 +和M3+的原料比,就可制备一系列[ M2+] /[M3+) ]比值不同的LDHs。
对于同一种M2+和M3+体系,可通过选择原料阴离子的不同,制备一系列金属离子一样而阴离子不同的LDHs。
用共沉淀法可合成二元类、三元类、四元类和五元类LDHs,只有当金属离子在碱性介质中不稳定或当盐类不可溶时,共沉淀法才无法使用。
4.2焙烧复原法焙烧复原法制备LDHs根本原理是先利用各种方法如共沉淀法制备前体水滑石,其后在适当的温度下进展煅烧〔500度〕,将焙烧好的样品至于含有预插层阴离子的体系中反响一段时间,经过适当的精化枯燥即可得到目的阴离子插层水滑石,其构造与用共沉淀法制备的构造一样〔由于水滑石的记忆效应〕,此方法能制备阴离子不同但晶体构造与初始构造一样的水滑石。
在用焙烧复原法制备水滑石时,应该注意前体水滑石的焙烧温度,一般按前体组分的不同,选择适宜的焙烧温度,就能保持原来的晶体构造〔一般而言,焙烧温度在500度以内构造重建是可能的〕[11,12]。
另外利用此方法可制备不能由普通方法〔如共沉淀法〕制备的水滑石,拓宽了水滑石合成的思路与X围。
4.3离子交换法离子交换法的根本原理是利用常见无机或有机阴离子制备前体水滑石,然后用需要的阴离子与水滑石中原有阴离子交换,得到所需的LDHs[ 13,14 ],此法是共沉淀法的一种补充,当某些LDHs不能直接用共沉淀法制备时,可尝试用此法。
在使用此方法时应该注意以下方面:一般不能用大体积无机阴离子去交换小体积无机阴离子。
一般要先用共沉淀法制备大体积有机阴离子的水滑石前体,然后用大体积无机阴离子用离子交换法去取代有机阴离子而制得大体积无机阴离子水滑石〔Drezdzon在研究中,先用共沉淀法制备了对苯二甲酸根阴离子的水滑石,然后在微酸性条件下分别用含N aVO3或Na2MoO4.H2O的溶液来进展置换反响,得到Mg12A l 6 ( OH) 36 (V10O2 8 ) xH2O或Mg12A l 6 ( OH ) 36 (Mo7O24 ) xH2O LDHs〕;一般不能用交换能力低的阴离子去取代交换能力高的阴离子,常见无机阴离子可被交换的顺序为NO3->Cl l-> SO42-> CO32-,即NO3-最易被其他阴离子所交换,而CO32-通常只是交换其他离子,一般来说,阴离子的电荷越高,半径越小,那么交换能力越强;水滑石本身的交换能力也有差异。