專利名稱：層狀雙金屬氫氧化物的變異體西辟歐賽特化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層狀雙金屬氫氧化物的變異體西辟歐賽特(sepiocite)化合物及其制備方法，具體地涉及，通過熱變形和水化反應(yīng)，使得陰離子化合物層狀金屬氫氧化物的模塊(block)以及隧道(tunnel)顯示出以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道(channel)結(jié)構(gòu)，并具有物理化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的比表面積以及多孔性，從而提高其熱物理性質(zhì)的具有與海泡石結(jié)晶結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性的層狀金屬氫氧化物的變異體sepiocite化合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydoroxide, LDH)為陰離子粘土、水滑石-類似或者水鎂石-類似化合物，具有鮮明的2維層狀結(jié)構(gòu)。這種層狀雙金屬氫氧化物通 常由化學(xué)式[MH+hM11'(OH)2] [Am_]x/mn *H20表示，其中Mn+為金屬陽離子，Am_為層間陰離子。金屬雙層氫氧化物具有良好的陰離子交換能力和多樣的化學(xué)組成，具有膨脹性(swellingproperty)，人體環(huán)保型，對碳酸鹽陰離子具有親和力，可用于人體仿真醫(yī)學(xué)材料、陰離子交換體、穩(wěn)定劑、吸收劑、清除劑(scavenger)、催化劑(catalyst)、催化支持劑、前體等多個領(lǐng)域。這種層狀雙金屬氫氧化物不僅以天然物形式存在，也可以是人為合成的陰離子化合物，根據(jù)合成方法或者外部處理方法，或者根據(jù)熱處理，通過脫水化反應(yīng)、脫羥基化反應(yīng)、脫陰離子化反應(yīng)等步驟，可以引起相轉(zhuǎn)移變化。這種層狀雙金屬氫氧化物為無機物，耐熱性聞，對人體無害，捕獲雙層結(jié)構(gòu)之間的氣的能力較強，可以提聞聞分子樹脂等的熱穩(wěn)定性和阻燃性(韓國授權(quán)專利第10-0548645號、第10-0527978號、第10-0506123號、第10-0370961號、第10-0909220號)。但是通過單純的離子交換的氯捕獲作用，在高溫下氯離子會再次脫離，而具有產(chǎn)生氯化氫氣體的問題，急需開發(fā)出具有更強的氯結(jié)合能力，同時也具有良好的熱穩(wěn)定性質(zhì)的物質(zhì)。另外，從陽離子性自然界化合物-蒙脫石形成的海泡石(sepiolite)是化學(xué)式為Si12Mg8O3tl(OH)4(OH2)4 *8H20的細微結(jié)晶結(jié)構(gòu)的天然粘土。與通常的天然粘土不同地，海泡石具有鏈狀通道結(jié)構(gòu)，這種鏈格(chain lattice)的海泡石的陽離子交換能力非常低。海泡石為針狀，或者具有較高比表面積的多孔性以及非膨脹性，良好的吸附能力和特殊的氯性質(zhì)，從而可以進行多種應(yīng)用。本發(fā)明的發(fā)明人制造由層狀雙金屬氫氧化物合成的海泡石類似化合物，該層狀雙金屬氫氧化物通過熱變形和水化反應(yīng)，使得所述海泡石具有的通道結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)所述海泡石所具有的模塊以及隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉的結(jié)構(gòu)，同時，因為具有物理化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的比表面積以及多孔性，從而其熱物理性質(zhì)也提高，本發(fā)明將所述化合物命名為“西辟歐賽特(sepiocite)”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種層狀金屬氫氧化物的變異體化合物Sepiocite化合物，該化合物具有與海泡石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)類似的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，即模塊和隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供所述Sepiocite化合物的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種層狀雙金屬氫氧化物的變異體Sepiocite化合物，該化合物由下述化學(xué)式I表示，具有與海泡石結(jié)晶結(jié)構(gòu)類似的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，及模塊和隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道型結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)式I[M(II)』(III)x0a/b (OH)2_a(A)x/n]y H2O
其中，M(II)為2價金屬陽離子；M(III)為3價金屬陽離子；A為與氫氧化層共價鍵的陰離子化學(xué)物種，n為電荷數(shù)；X為大于等于0. I小于0. 5的數(shù)；a是大于I小于2的數(shù)山是大于0小于a的數(shù)；y是大于0的實數(shù)。本發(fā)明還提供所述sepiocite化合物的制備方法,包括(a)在265°C至275°C條件下對層狀雙金屬氫氧化物進行熱處理，制造部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物的步驟；(b)對所述部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物進行水化反應(yīng)，制造具有通道結(jié)構(gòu)的sepiocite化合物步驟。本發(fā)明的其他特征以及具體實施例，通過下述詳細說明以及附加的權(quán)利要求進行更加詳細的說明。


圖I是顯示海泡石的通道型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡圖像，A和B顯示天然的海泡石化合物結(jié)晶結(jié)構(gòu)，C顯示脫水海泡石結(jié)晶結(jié)構(gòu)的照片；圖2是層狀雙金屬氫氧化物經(jīng)過熱變形和水解過程而制備的sepiocite化合物的示意圖(a :狀雙氫氧化物，b :脫水的層狀雙金屬氫氧化物，c :部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物，d :經(jīng)過水解反應(yīng)而制造的sepiocite, e :脫水的sepiocite,以及f :脫羧的層狀雙金屬氫氧化物)；圖3是s印iocite的X線衍射圖(a :層狀雙金屬氫氧化物，b :脫水的層狀雙金屬氫氧化物，c :部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物，d:在空氣中進行水化而制造的sepiocite, e :在常溫的水中進行水化而制造的s印iocite，f :在90°C的水中進行水化而制造的 sepiocite, g :脫水的 sepiocite)；圖4是sepiocite的透射電子顯微鏡圖像。(a :層狀雙金屬氫氧化物的表面結(jié)構(gòu)，b :層狀雙金屬氫氧化物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，c sepiocite的表面結(jié)構(gòu)，以及d sepiocite內(nèi)部結(jié)構(gòu))；圖5是sepiocite的紅外線光譜分析結(jié)果(a :層狀雙金屬氫氧化物，b :脫水的層狀雙金屬氫氧化物，c sepiocite,以及d :脫水的sepiocite)；圖6是sepiocite的27鋁魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振分析結(jié)果(a :層狀金屬氫氧化物，b 脫水化層狀金屬氫氧化物，c sepiocite,以及d :脫水化的sepiocite)；圖7是sepiocite的熱重分析結(jié)果(a :層狀雙金屬氫氧化物，b :脫水化的層狀雙金屬氫氧化物，C sepiocite,以及d :脫水化的sepiocite)。
具體實施例方式本發(fā)明涉及層狀雙金屬氫氧化物的變異體sepiocite化合物,所述化合物由下述化學(xué)式I表示，具有與海泡石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)類似的結(jié)晶結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)式I[M(II) hM(III)x0a/b (OH)2_a(A)x/n] yH20其中，M(II)為2價金屬陽離子；M(III)為3價金屬陽離子；A為與氫氧化層共價鍵的陰離子化學(xué)物種，n為電荷數(shù)；X為大于等于0. I小于0. 5的數(shù)；a是大于I小于2的數(shù)山是大于0小于a的數(shù)；以及y是大于0的實數(shù)。其中，所述2價金屬陽離子為Mg2+、Ca2+、Co2+、Cu2+、Ni2+或者Zn2+，所述3價金屬陽 離子為 Al3+、Cr3+、Fe3+、Ga3+、In3+、V3+ 或者 Ti3+，所述陰離子可以為 CO32' NO3' Cl' OH' O2'或者SO廣。本發(fā)明中，所述海泡石可以由下述化學(xué)式4表示，化學(xué)式4Si12Mg8O30 (OH) 4 (OH2) 4 8H20 (海泡石)如圖I 的 A、B 以及 C 所不(Eduardo Ruiz-Hitzky, Journal of MaterialsChemistry，2001，11,86-91)，海泡石具有伸長的結(jié)晶型，其為具有較長連通的通道的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鎂硅鹽礦物，或者鎂硅酸鹽水化物，中心部具有非連續(xù)形成的八面體鎂原子層通過氧原子連接兩個四面體硅酸鹽層的結(jié)構(gòu)。這種海泡石是由自然界存在的蒙脫石受到熱和壓力作用所導(dǎo)致的化學(xué)變形而產(chǎn)生的，蒙脫石為具有下述化學(xué)式5的天然礦物?；瘜W(xué)式5(Al2_xMgx) (Si4) O10 [OH] 2M+nx/n (蒙脫石)其中，所述M為層間的金屬離子，是相比層中的Si、Al、Mg等的金屬離子更容易被陽離子化學(xué)物種取代的金屬陽離子，所述X為層間金屬離子的組成比，為0.2至0.7，所述n是原子量。所述化學(xué)式中，X為0. 2至0. 7左右時，具有層間陽離子容易被取代的性質(zhì)。由這種蒙脫石變形合成的海泡石，具有非常高的比表面積、良好的吸附能力以及非常好的脫色力(decolorizng)、結(jié)合力、增厚性(thickening)等功能,可用于填充材料(橡膠、顏料、涂料、塑料)、干燥劑、載體、催化劑、替代石棉輔助劑、建材(砂漿、瓷磚)、耐火物、吸附劑、鋪沙、填充材料、液體的載體(carrier)、吸油劑、清凈劑(脫色劑)、鉆孔水劑、制動襯片、上下調(diào)濕劑等。與海泡石結(jié)構(gòu)特征以及物理化學(xué)物性類似的本發(fā)明的sepiocite化合物,具有較寬的比表面積和多孔性、吸附性等，以及由此產(chǎn)生的良好的熱物理性質(zhì)，可用于所述海泡石被應(yīng)用的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明中，所述sepiocite化合物的2D結(jié)晶學(xué)結(jié)構(gòu)為模塊和隧道交叉的鏈狀的特殊通道型結(jié)構(gòu)。如圖4所示，現(xiàn)有的層狀雙金屬氫氧化物或者部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物，如圖4(b)所示，具有層狀結(jié)構(gòu)，氫氧化層中間沒有斷裂。但是，根據(jù)本發(fā)明的s印iocite化合物，具有“模塊和隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道型結(jié)構(gòu)”。S卩，如圖4(d)所示，氫氧化層本身產(chǎn)生斷裂，氫氧化層橫軸上形成隧道，縱軸上模塊(氫氧化層)與隧道(斷裂的空間)相交叉。而且，從結(jié)晶學(xué)軸a、b、c來觀察這種結(jié)構(gòu)，則具有通道型或者鏈狀結(jié)構(gòu)。相比現(xiàn)有的層狀雙金屬氫氧化物，結(jié)晶上的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，由此產(chǎn)生的物理化學(xué)特性也與海泡石的特性相類似。本發(fā)明中，所述sepiocite化合物，相比所述層狀金屬雙層氫氧化物具有大3倍至4倍的比表面積。如下述實施例所示,本發(fā)明的sepiocite化合物,相比現(xiàn)有的層狀雙金屬氫氧化物具有大3. 5倍的比表面積。本發(fā)明中，所述sepiocite化合物相比層狀雙金屬氫氧化物，其熱物理性質(zhì)提高了 30°C至40°C，具體如圖7所示，相比層狀雙金屬氫氧化物，在高30°C至40°C左右的溫度下產(chǎn)生脫羥基化反應(yīng)。本發(fā)明中，所述層狀雙金屬氫氧化物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為層狀，不僅顯示出特殊的層間反應(yīng)性，而且具有陰離子交換能力(anion exchange capacity)。這是因為層狀雙金屬氫氧 化物的氫化物層帶有正電荷，為了補償此電荷，陰離子存在于層之間，此層間陰離子可以被其他陰離子化學(xué)物種所取代。其可以由下述化學(xué)式2所表示?；瘜W(xué)式2[M(I I) ^M(III)x(OH)2Ix" [AnIx7n YH2O其中，M(II)為2價金屬陽離子；M(III)為3價金屬陽離子；A為陰離子化學(xué)物種，n為電荷數(shù)；X為大于等于0. I小于0. 5的數(shù)；以及y是大于0的實數(shù)。本發(fā)明中，所述海泡石化合物為從層狀雙金屬氫氧化物誘導(dǎo)的變異體化合物，在格子結(jié)構(gòu)面上具有相異的結(jié)構(gòu)，但是可以維持層狀金屬氫氧化物的粒度和形狀，也可以變形。本發(fā)明中，所述2價金屬陽離子可以選自由Mg2+、Ca2+、Co2+、Cu2+、Ni2+以及Zn2+組成的群，所述3價金屬陽離子可以選自由Al3+、Cr3+、Fe3+、Ga3+、In3+、V3+以及Ti3+組成的群，所述陰離子選自由CO32' NO3—、Cl-、0H-、02_以及SO/—組成的群。所述2價金屬陽離子和3價金屬陽離子的比例調(diào)整為2 1、3 I以及4 I等，從而形成層電荷被調(diào)節(jié)的層狀金屬氫氧化物。所述2價金屬陽離子、3價金屬陽離子以及所述陰離子不限于所述種類，可以包括本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域所公知的屬于層狀雙金屬氫氧化物的所有種類。所述層狀金屬氫氧化物，在制備過程中，根據(jù)i)反應(yīng)液的溫度；ii)反應(yīng)液的濃度；iii)金屬陽離子之間的混合比例；iv)洗滌水的溫度；v)干燥溫度等綜合因素而顯現(xiàn)出多種粒度和形狀。本發(fā)明中，所述sepiocite化合物由下述化學(xué)式3所表示?；瘜W(xué)式3[Mgl_xAlx0a/b (OH) 2_a (CO3) x/2] yH20其中，x為大于等于0. I小于0. 5的數(shù)；a為大于0小于2的數(shù)；b為大于0小于a的數(shù)；以及y為大于0的實數(shù)。從另一個角度,本發(fā)明涉及sepiocite化合物的制備方法,包括(a)在265°C至275°C條件下對層狀雙金屬氫氧化物進行熱處理，制備部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物的步驟；以及(b)將所述部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物進行水化反應(yīng)，制備具有通道結(jié)構(gòu)的sepiocite化合物的步驟。
本發(fā)明中，所述sepiocite化合物具有6個輕基圍繞Mg2+、Al3+的6配位(八面體結(jié)構(gòu))和4個羥基圍繞Mg2+、Al3+的4配位(四面體結(jié)構(gòu))混合存在的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，所述水化反應(yīng)在含有水分的氣相或者水溶性溶劑中沉降所述部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物而進行。本發(fā)明中，在所述(a)步驟中，265°C至275°C的特殊熱處理溫度范圍和所述(b)步驟中由水化反應(yīng)而產(chǎn)生通道型結(jié)構(gòu)，而對熱處理時間或者水化反應(yīng)時間并沒有限制。本發(fā)明中，如圖2所示，層狀雙金屬氫氧化物(a步驟)加熱至180°C而進行脫水化反應(yīng)(b步驟)后，熱處理至270°C，進行部分脫羥基化反應(yīng)(c步驟)。氫氧化物層內(nèi)部的OH基產(chǎn)生部分脫羥基化反應(yīng)的同時，碳酸陰離子與氫氧化層形成共價鍵，層狀雙金屬氫氧化物的堅固的2D層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)被分解。之后，水化反應(yīng)，例如分散至水中，則進行水化反應(yīng)(d步驟)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)再排列成通道型而生成sepiocite,在此加熱至180°C,則sepiocite
發(fā)生脫水化反應(yīng)(e步驟)，以580°C進行熱處理，則發(fā)生脫羧基反應(yīng)(f步驟)。在所述反應(yīng)過程中，例如，層狀雙金屬氫氧化物中水滑石在260°C下部分脫羥基化或者水化的結(jié)晶相稱為類水滑石，常溫下在水或者空氣中進行水化，則碳酸陰離子的共價鍵和氫氧化層內(nèi)的金屬以6配位/4配位混合存在的狀態(tài)維持層狀結(jié)構(gòu)，但在90°C以上的水中進行水化，則共價鍵結(jié)合的碳酸陰離子和4配位恢復(fù)至靜電力的引力和6配位形狀的層狀結(jié)構(gòu)的前體(Fig. 5, TS. Stanimirova et al, Journal of Materials Science, 34,1999,4153)。但是，根據(jù)本發(fā)明的s印iocite化合物，即使在90°C以上的水中進行水化，也不會恢復(fù)至原來的層狀雙金屬氫氧化物，維持在常溫下制備的sepiocite化合物的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，所述層狀雙金屬氫氧化物通過(a)向含有2價金屬鹽和3價金屬鹽的水溶液中滴加鹽基水溶液，制備沉淀的層狀鹽金屬氫氧化物結(jié)晶體的步驟；以及(b)在所述(a)步驟中制備的層狀鹽金屬氫氧化物結(jié)晶體經(jīng)水熱合成制備層狀金屬氫氧化物的步驟而制備。本發(fā)明中，所述2價金屬鹽為鎂鹽，所述3價金屬鹽為鋁鹽。本發(fā)明中，所述方法中，如果包括將2價金屬鹽和3價金屬鹽水溶液以鹽基溶液滴定，在常溫下將層狀雙金屬氫氧化物進行結(jié)晶化以及水熱反應(yīng)合成的步驟時，所述2價金屬可以為鎂(Mg2+)、鈣(Ca2+)或者鋅(Zn2+)，所述3價金屬可以為鋁(Al3+)、或者鐵(Fe3+),所述鹽基溶液可以為氫氧化鈉(NaOH)或者氨(NH3)。形成沉淀合成的層狀雙金屬氫氧化物，根據(jù)合成中的金屬離子的濃度、金屬離子的比例、滴定速度、總反應(yīng)時間等條件，可得到具有多種組成、粒型以及粒度的粒子。本發(fā)明中，所述水熱合成法為將結(jié)晶化的層狀雙金屬氫氧化物在高溫以及高壓環(huán)境下進行反應(yīng)來提高結(jié)晶性的合成法，溫度在50-500°C，壓力在大氣壓以上的環(huán)境下可合成。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明。以下實施例僅為說明本發(fā)明的示例，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知曉本發(fā)明的范圍不以實施例所限定。實施例I :層狀雙金屬氫氧化物以及sepiocite化合物的制備1-1、層狀雙金屬氫氧化物的制備將Mg (NO3) 2 6H20 (0. 4M)以及 Al (NO3) 3 9H20 (0. 2M)溶解于蒸餾水，以溶解NaHCO3 (0. 2M)的NaOH水溶液將PH值滴定至9 10，得到沉淀而形成的層狀雙金屬氫氧化物結(jié)晶體。在100°c下將層狀雙金屬氫氧化物攪拌16個小時，經(jīng)過洗滌過程去除未反應(yīng)鹽后，凍結(jié)干燥而得到層狀雙金屬氫氧化物。1-2、s印iocite化合物的制備將所述1-1獲得的層狀雙金屬氫氧化物，使用熱重分析儀(PerkinElmer PyrisDiamond)在270°C下進行8個小時熱處理，得到部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物。將部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物分散至蒸餾水，攪拌7日進行水化，凍結(jié)干燥得到sepiocite 化合物。比較例I、脫水化的層狀金屬氫氧化物以及脫水化的s印iocite的制備使用熱重分析儀(PerkinElmer Pyris Diamond)將從所述實施例I制備的層狀雙金屬氫氧化物和sepiocite,以10°C/分升溫至180°C,將存在于內(nèi)部的水分進行脫水,制備、出脫水的層狀雙金屬氫氧化物以及脫水的sepiocite。實驗例I :sepiocite的結(jié)構(gòu)分析1-1、X線衍射分析為了確認在所述實施例I以及比較例I制備的化合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，進行X線衍射(Rigaku, D/Max 2200)分析。其結(jié)果如圖3所示，確認為層狀雙金屬氫氧化物以及脫水化的層狀雙金屬氫氧化物的層間間隔為7. 58 7.60A，是插入有碳酸陰離子的典型的層狀結(jié)構(gòu)，部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物成為層狀格被分解的無定型結(jié)構(gòu)。Sepiocite由于部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物的水化反應(yīng)，重新排列為層間間隔為6.91 A的結(jié)構(gòu)。脫水化的sepiocite的層間間隔為6.72 A，脫水化反應(yīng)以后，相當(dāng)于結(jié)晶水大小的層間距離并沒有減少，因此確認wpiocite并沒有產(chǎn)生膨脹作用。而且，在90°C的水中進行水化時，也不恢復(fù)到原來的LDH，顯示出與在常溫中制備的sepiocite化合物相同的XRD圖案(圖3的(f))。1-2、透射電子顯微鏡分析為了細微確認在所述實施例I制備的化合物的形狀以及結(jié)晶結(jié)構(gòu)，進行了透射電子顯微鏡(JE0L JEM-2100F)分析。將各個化合物分別固定于環(huán)氧樹脂，以50nm厚度切割，對化合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了觀察。其結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述層狀雙金屬氫氧化物為六角形狀的粒子(圖4(a))，層間間隔約為7.6人，是插入有碳酸陰離子的層狀結(jié)構(gòu)(圖4(b))。與此相反，wpiocite顯示為魚刺紋樣裂開的表面結(jié)構(gòu)(4(c))，確認為層間間隔約為6.9A，其不再是層狀，而是模塊和隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉結(jié)構(gòu)的通道型結(jié)構(gòu)(4(d))。s印iocite的結(jié)構(gòu)判斷為與從蒙脫石化合物天然誘導(dǎo)的海泡石結(jié)構(gòu)非常類似。1-3、紫外線光譜分析為調(diào)查所述wpiocite的通道結(jié)構(gòu)的形成原因，進行了紫外線光譜(JASC0FT/IR-6100)分析。通過在136001^102501^30600]^1的峰值變化，可知部分脫輕基化的s印iocite，因靜電力的引力，使得插入于層間的碳酸陰離子雙配位地共價鍵結(jié)合于層上(圖 5)。1-4,27鋁魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振分析為了調(diào)查所述sepiocite的渠道的形成原因，進行了 27鋁魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振分析(JASC0 FT/IR-6100)。利用300MHz固相NMR分光計(Bruker)進行測定，標準試料使用了Al2O3，發(fā)射器的頻率為104. 21MHz，扭轉(zhuǎn)速率為15kHz，脈沖寬度為2. 3 y s的一個脈沖。
其結(jié)果，如圖6所示，使用27鋁魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振分析法，可知由Mg-(OH)-Al組成的層狀內(nèi)圍繞Al3+的周邊環(huán)境，層狀雙金屬氫氧化物形成6個氫氧化基圍繞Al3+的6配位、八面體結(jié)構(gòu)與4個氫氧化基圍繞Al3+的4配位、四面體結(jié)構(gòu)混合存在，因此，在5. 3ppm和68ppm上同時出現(xiàn)峰值。((c)以及(d))實驗例2 :sepiocite的特性分析2-1、比表面積的測定利用氮吸附-脫離方法(ASAP 2000)和BET式測定了所述實施例I中制備的層狀雙金屬氫氧化物和s^iocite的多孔特性和比表面積。其結(jié)果，如表I所示，層狀雙金屬氫氧化物的比表面積為34. 21m2/g, sepiocite的比較面積為128. 25m2/g,因熱變形和水化反應(yīng)而形成的通道結(jié)構(gòu)，其比表面積增加了約3. 5 倍。表I
權(quán)利要求
1.一種層狀雙金屬氫氧化物的變異體西辟歐賽特Sepiocite化合物，其特征在干，由下述化學(xué)式I表示，具有模塊和隧道以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道型結(jié)構(gòu)， 化學(xué)式I [M(II)』(III) x0a/b (OH) 2_a (A) x/n] · yH20 其中，M(II)為2價金屬陽離子； M(III)是3價金屬陽離子； A為與氫氧化層共價鍵結(jié)合的陰離子化學(xué)物種，η為電荷數(shù)； X是大于等于O. I小于O. 5的數(shù)； a是大于O小于2的數(shù)； b是大于O小于a的數(shù)；以及 Y是大于O的實數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的西辟歐賽特化合物，其特征在于，相比層狀金屬雙層氫氧化物，所述化合物具有大3至4倍的比表面積。
3.如權(quán)利要求I所述的西辟歐賽特化合物，其特征在于，相比所述層狀金屬雙層氫氧化物，所述化合物在高出30°C至40°C的溫度下發(fā)生脫羥基化反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的西辟歐賽特化合物，其特征在于，所述2價金屬陽離子選自由Mg2+、Ca2+、Co2+、Cu2+、Ni2+或者Zn2+組成的群，所述3價金屬陽離子選自由Al3+、Cr3+、Fe3+、Ga3+、In3+、V3+ 或者 Ti3+ 組成的群，所述陰離子選自由 CO32' NO3' Cl-、OH-、02_、或者SO/—組成的群。
5.如權(quán)利要求I所述的西辟歐賽特化合物，其特征在于，所述化合物由下述化學(xué)式3表示， 化學(xué)式3 [Mgl_xAlx0a/b (OH) 2_a (CO3) x/2] · yH20 其中，X是大于等于O. I小于O. 5的數(shù)； a是大于O小于2的數(shù)； b是大于O小于a的數(shù)；以及 Y是大于O的實數(shù)。
6.一種制備如權(quán)利要求I所述的西辟歐賽特化合物的方法，包括 (a)在265°C至275°C條件下對層狀雙金屬氫氧化物進行熱處理，制備部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物的步驟；以及 (b)將所述部分脫羥基化的層狀雙金屬氫氧化物進行水化反應(yīng)，制備具有通道結(jié)構(gòu)的sepiocite化合物的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的西辟歐賽特化合物的制備方法，其特征在于，所述層狀雙金屬氫氧化物為由下述化學(xué)式2表示， 化學(xué)式2[M(II)』(III)x (OH)2]x+ [An_]x/n · yH20其中，M(II)為2價金屬陽離子； M(III)為3價金屬陽離子； A為陰離子化學(xué)物種，η為陰離子電荷數(shù)；X為大于等于O. I小于O. 5的數(shù)；以及 y為大于O的實數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的西辟歐賽特化合物的制備方法，其特征在于，將層狀雙金屬氫氧化物沉降在含有水分的氣相或者水溶性溶劑而進行所述水化反應(yīng)。
9.如權(quán)利要求6所述的層狀雙金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，包括 (a)向含有2價金屬鹽和3價金屬鹽的水溶液中滴加鹽基水溶液，制備沉淀的層狀鹽金屬氫氧化物結(jié)晶體的步驟；以及 (b)在所述(a)步驟中制備的層狀鹽金屬氫氧化物結(jié)晶體經(jīng)水熱合成制備層狀金屬氫氧化物的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的層狀雙金屬氫氧化物的制備方法，其特征在于，所述2價金屬為鎂鹽，所述3價金屬為鋁鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及層狀雙金屬氫氧化物的變異體西辟歐賽特(sepiocite)化合物及其制備方法，具體地涉及，通過熱變形和水化反應(yīng)，使得陰離子化合物層狀金屬氫氧化物的模塊以及隧道顯示出以結(jié)晶學(xué)軸交叉的通道結(jié)構(gòu)，并具有物理化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的比表面積以及多孔性，從而提高其熱物理性質(zhì)的、具有與海泡石結(jié)晶結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性的層狀金屬氫氧化物的變異體sepiocite化合物及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的sepiocite化合物，可用于熱穩(wěn)定劑、阻燃劑、吸附劑、過濾、氨綸、填充劑、催化劑、脫色劑制造等多種領(lǐng)域。
文檔編號C22C23/02GK102712492SQ201080059505
公開日2012年10月3日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者崔珍鎬, 張明昱, 文民鎬, 樸大煥, 林炳吉 申請人:丹石產(chǎn)業(yè)株式會社, 梨花女子大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團