ldhs材料制備技術(shù)研究進(jìn)展

1、第 3 2 卷 第 3 期 2 0 0 4年 6月浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) J OURN ALOFZ HE J I ANGUNI VE R S I TYOFT E C HNOL OGY Vo 1 ． 3 2No． 3J u n ．2 0 0 4L D Hs 材料制備技術(shù)研究進(jìn)展 俞衛(wèi)華 ， 倪哲 明，郭志強(qiáng) ， 周 春暉 ， 葛忠華 ( 1 ．浙 江工業(yè) 大學(xué) 之江學(xué) 院 ， 浙江 杭 州 3 1 0 0 2 4 ； 2 ．

2、浙 江工 業(yè)大 學(xué) 化工 學(xué) 院， 浙江 杭 州 3 1 0 0 3 2 )摘 要 ： L D H s ( L a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ) 是 一類(lèi) 陰 離子 層狀化 合 物 ， 具有堿 性 和酸 性 的特 征 、 層 間 陰離子 的可 交換性 、 微孔 結(jié)構(gòu)和記 憶效應(yīng) 。本 文 簡(jiǎn)單介 紹 了 ID H s材料 的結(jié) 構(gòu)、 性 能及 生成機(jī) 理 ， 主要概括 、 分析 了

3、ID H s的制備 方法 ， 探 討 了 ID Hs 合成反 應(yīng) 的主要 工 藝參 數(shù) 對(duì) 產(chǎn) 品 純度 、 結(jié) 構(gòu) 的影 響 。ID Hs 材料 主 要 通 過(guò) 鹽 和 堿 反 應(yīng) 、 鹽 和 氧 化 物 反 應(yīng) 和 離子 交換 反 應(yīng)制得 。文章指 出了當(dāng)今 L D Hs 的研 究動(dòng) 態(tài)和 發(fā)展前 景 ， 為 L D H s 材料 的研 究提供 參考 。關(guān) 鍵 詞 ： 水 滑 石 ； 材 料 ； 制 備 中圖分類(lèi)號(hào) ： O6 1 1

4、 ． 4 ； O 6 4 3 ． 3 6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： A文章編號(hào) ： 1 0 0 6 — 4 3 0 3 ( 2 0 0 4 ) 0 30 3 0 6 — 0 5Ad v a n c e si ns t u d i e so ft h et e c hn o l o g yo fp r e p a r i n gh y d r o t a l c i t e sYU W e i — h u a，NIZ h e — mi n g，GU

5、O Z hi — q i a n g，Z HOU Ch u nh u i 。 ， GEZh o n g — h u a( 1 ．C o l l e g eo fZ h i j i a n g，Z h e j i a n gUn i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ．Ha n g z h o u3 l 0 0 2 4 ， Ch i n a ；2 ．C o l l e g eo fC h e mi

6、 c a lE n g i n e e r i n g． Z h e j i a n gUn i v e r s i t yo fTe c h n o l o g y，Ha n g z h o u3 1 0 0 3 2， Ch i n a )Ab s t r a c t ：LDHs ( La y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ) we r el a y e r e da n i o n i

7、cc l a y swi t ha c i dp r o p e rt i e s ，b a s i cp r o p e r t i e s ，i n t e r l a y e ra n i o n i ce x c h a n g e a b i l i t ya n da d j u s t a b i l i t y ，mi c r o p o r es t r u c t u r ea n dme mo r ye f f e

8、 c t ．Th es t r u c t u r e，c a p a b i l i t y，s y n t h e t i cme c h a n i s m o fh y d r o t a l —c i t e swe r es i mp l yp r e s e n t e d ．Th ep r e p a r a t i o nme t h o d so fh y d r o t a l c i t e swe r es

9、u mma r i z e da n da n a l y s e d，a n dt h ee f f e c t so fma i nt e c hn o l o g i c a lp a r a me t e r si nt h es y n t h e s i so nt h ep u —r i t ya n dt h es t r u c t u r eo ft h ep r o d u c t swe r er e ma r

10、k e d．IDHswe r ep r e p a r e db yr e a c t i o n sb e t we e ns a l t sa n da l k a l i s，s a l t sa n do x i d e sa n di o n — e x c h a n g er e a c t i o n s ．T h ep r e s e n ts i t u a —t i o na n dp r o s p e c ti

11、 nt h er e s e a r c hf i e l da r eo u t l i n e d．Ke ywo r d s ：h y d r o t a l c i t e ；m a t e r i a l ；p r e p a r a t i o n雙 羥基金 屬?gòu)?fù)合 氧化物 簡(jiǎn)稱(chēng) L D Hs ( L a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ) 是一類(lèi) 陰離子層狀 化合物 ， 又 稱(chēng)

12、水 滑 石 ( Hy d r o t a l c i t e s ) l _ 1] ， 具有 酸性 和堿 性特 征 、 記 憶效 應(yīng) 、 層 間 陰離子 的 可交換 性 及微 孔 結(jié) 構(gòu)[ 3] 。 自 從 1 9 7 0 年第一個(gè) 有關(guān) 水滑石 類(lèi)化合物 制取加氫催 化劑 的專(zhuān)利問(wèn)世 以來(lái) ， 水滑石 類(lèi)化合 物引起 了人們極大 的興趣[ 8 ] 。水滑石類(lèi)層 柱材料作 為一類(lèi) 特殊材料廣 泛應(yīng)用 于催 化 、 吸附 、 離子交 換等

13、 領(lǐng)域 ， 近 年來(lái) ， 隨 著對(duì) 這類(lèi)材 料 的進(jìn)一 步研 究 ， 又開(kāi) 拓 了其 在 醫(yī)藥 、 涂料 、 農(nóng) 藥 、 功 能高 分子材 料 、 油 田開(kāi)發(fā) 等方面 的應(yīng)用 。 由于 ID Hs 的生產(chǎn) 以一系列關(guān) 鍵技 術(shù)為支 撐 ， 科技 含量高 ， 目前 國(guó)內(nèi)基 本上處 在實(shí)驗(yàn) 階段 ， 生產(chǎn)成本 很高 ， 未形成商 品 ， 國(guó)外僅有 少數(shù)發(fā)達(dá) 國(guó)家產(chǎn)業(yè)化 。 本 文通過(guò)對(duì) 國(guó)內(nèi)外 收稿 日期 ： 2 0 0 3 — 1 0 一

14、 l 1 ； 修訂 日期 ： 2 0 0 4 — 0 3 — 3 0作者 簡(jiǎn) 介 ： 俞 衛(wèi)華 ( 1 9 6 6 一 ) ， 女 ， 浙江諸 暨人 ， 高講 ， 在 讀博 士 ， 從 事化 學(xué)教 學(xué)和 催化 新材料 研究 。維普資訊 http://www.cqvip.com 浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 3 2卷 金 屬 離子 鹽 主要 采 用 含 M抖、 M抖 的硫酸 鹽 、 硝 酸 鹽、 氯 化物 等可 溶性 鹽 ； 沉

15、淀劑 可采用 氫 氧化 鈉 、 氨水 、碳酸 鹽 、 尿 素 等 。從 反 應(yīng) 的 實(shí) 質(zhì) 分 析 ， 溶液 的 p H 值 ，M抖、 M抖 、 A 一的濃度 和反應(yīng) 攪拌速 度對(duì)產(chǎn) 物 的結(jié) 構(gòu)都 有很 大 的影 響 ， Na實(shí) 際上 沒(méi)有參 加反應(yīng) 。鹽和堿 反應(yīng) 制備 L D Hs 工藝過(guò)程如 圖 2 所 示 。3L D H s 材料的制備方法 晶化 1 ． { 過(guò)濾、 洗滌卜 _ _干 燥 卜 _ _ ． ． 4 成品圖 2L

16、D Hs 生產(chǎn) 工藝圖L D H s ~料 主要 通過(guò) 鹽 和堿 反應(yīng) 、 鹽 和 氧化 物反 應(yīng) 和離 子 交換 反應(yīng) 制 得 。 為 了制 得理 想 的水 滑石 ， 國(guó)內(nèi)外 的研 究工作 者做 了大量的探索工 作 ， 通 過(guò)改變 L D H s的合成路 線 、 優(yōu)化合 成 的工藝條 件 ， 衍 生出不 同的制備方 法 。如雙滴法 、 水熱法 、 誘導(dǎo)水解法 等 ， 其 實(shí)質(zhì) 就是鹽和堿 的反應(yīng) 。 目前水 滑石的合成 主要 有 以下

17、幾種方法 。3 ． 1共 沉 淀 法 見(jiàn)文獻(xiàn) [ 1 1 ， 1 2 ] 。3 ． 2 水 熱 法 用共沉 淀法制備 L D H s ， 由于沉淀粒子 是漸次產(chǎn) 生 ， 從 第一個(gè)粒子 的形成 到最 后一個(gè) 粒子 的產(chǎn) 生 ， 其 時(shí) 間相 差很 大 ， 必然 導(dǎo) 致 粒子 大 小不 均 ， 為 了最 大 限度 保證 水 滑 石 的 生長(zhǎng) 環(huán) 境 一致 ， 謝 暉 等m提 出 了成核 和晶化 分開(kāi) 的方法來(lái)合 成 L D H s 。 它

18、是將 M抖、 M¨鹽的混合 液和沉 淀劑快 速混合 成 核 ， 把 得到漿 液迅 速放入 高 壓釜 中 ， 將 高壓 釜放入 烘箱 中， 在一 定溫度 下 晶化一 段 時(shí)間后 ， 經(jīng)過(guò) 濾、 洗滌 、 干燥得到產(chǎn) 品 。水 熱法 與共沉淀法 比較 ， 在水熱條 件下合成 的類(lèi) 水滑 石晶相結(jié) 構(gòu)更 完整 。在 相 同的晶化 條件 下， L D H s 粒子 尺寸小 ， 且分 布均勻 。此外 ， 該方法大 大縮 短 了水滑石 的

19、合成 時(shí)間 ， 提 高 了效率 。3 ． 3 誘導(dǎo)水解 法 見(jiàn)文獻(xiàn) [ 1 4 ] 。3 ． 4 鹽 一氧化物合成法 —— 以礦物為原料 合成 L D Hs上述合 成反應(yīng)均 為鹽 與堿反應(yīng) ， 反應(yīng) 易 于進(jìn) 行 ， 但 反應(yīng)產(chǎn) 物為膠 凍狀 ， 洗 滌、 過(guò) 濾 困難 ， 而且反 應(yīng) 中消 耗大 量 昂 貴 的 N a O H， 這些 N a OH 和 原料 中 C 1 一 、 s o l、 NO 卜反應(yīng) ， 生 成低 價(jià) 值 的 N

20、a C 1 、N aS O和 Na N O。 ， 生產(chǎn) 成本很高 ， 阻礙 了 L D H s 的生產(chǎn) 的工 業(yè)化和商品化 。4L D Hs 材料制備工藝條件 4 ． 1 原料配 比對(duì)化 學(xué)組成 、 結(jié)構(gòu) 的影響 楊錫 堯等[ 3用 Na O H—N aC O。 或 N HOH 一 ( NH)C O 。 為沉淀劑 ， 制得 Mg ／ A1 比為 3 ～6 ． 7的 Mg —A 1 水滑石 。 H． S c h a p e r 等 [ 】

21、制得 Mg ／ A 1 比為 5 、 1 0的 Mg —Al 水滑石 。 但隨著 Mg ／ A1 比的 增大 ， A l 含 量的減少 ， 水 滑石 的晶體結(jié) 構(gòu)趨 向于不規(guī)整 ， X R D 圖譜衍 射峰 變寬且 低 ， 結(jié) 晶不好 ， 出現(xiàn)無(wú)定形 物 ， 影 響 L D H s的純 度 。因此 A l 的存 在對(duì)水滑石 的形 成具有重要貢獻(xiàn) 。 一些研 究 。表 明 ， 當(dāng) MgA1( OH)C O 。 · 4 HO 中部

22、分 或全部 Mg 抖、 A1 ¨被其 它 同價(jià)金屬 離子 同晶取 代 時(shí)合 成 的類(lèi) 水滑石 ， M 與 M¨配 比影 響 L DH s 的純度 ， 出現(xiàn)類(lèi)似 的結(jié)果 。 姜鵬等口研究 中發(fā)現(xiàn) ， 在 z n —Mg — A 1 型類(lèi)水 滑石 中， ( Z n +Mg ) ／ A 1 比在 2 ． 1 ～4時(shí) ， 得到 的是純 L D H s ， ( Z n 十Mg ) ／ A1 比在 1 ． 2～ 3 或 4 ．