專利名稱：一種水滑石的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水滑石的制備方法。
背景技術：
水滑石(Layered Double Hydroxides，簡稱LDHs)，是一種層狀陰離子粘土，化學 通式為M+hM3+, (OH) 2] (Αη_) χ/η ·πιΗ20，其中M2+和M3+分別代表二價和三價金屬離子，如Mg2+、 Zn2+、Co2+、Ni2+ 和 Al3+、Fe3+ 等金屬陽離子；χ 是 Μ3+/ (Μ2++Μ3+)摩爾比，0. 20 0. 33 ;Αη_ 是插 層陰離子，如C032—、NO”雜多陰離子、金屬配離子等。由于這類材料具有獨特的層板陽離子可調(diào)配性和層間陰離子可交換性，其在催 化、吸附、離子交換、合成材料、日用化工、超導和環(huán)境保護等方面具有很大的應用潛力，因 此人們對水滑石的制備方法進行了廣泛的研究，以期得到適合工業(yè)化生產(chǎn)并具有高產(chǎn)率、 高品質(zhì)的工藝技術。1998年2月4日申請?zhí)枮?6110833. 9的發(fā)明創(chuàng)造公開了一種制備水 滑石及其金屬氧化物的方法采用醇或醇混合物與至少一種或多種二價金屬和至少一種或 多種三價金屬反應并對獲得的醇鹽混合物通過水解得到水滑石，通過煅燒得到相應的金屬 氧化物。2008年8月13日申請?zhí)枮?00810101344. 6的發(fā)明創(chuàng)造公開了一種用做混凝土外 加劑的鈣鋁水滑石制備方法將一定比例的鈣鹽和鋁鹽，氫氧化鈉顆粒分別溶于有機-水 混合溶劑中，采用全返混爆發(fā)式成核反應器合成出鈣鋁水滑石凝膠，然后將產(chǎn)品裝入一定 的晶化容器中晶化，制得鈣鋁水滑石。這種方法的關鍵是控制全返混爆發(fā)式成核反應器的 參數(shù)，由于全返混爆發(fā)式成核反應器只是起到了攪拌混合的作用，得到的晶粒尺寸分布較 覓ο最易實現(xiàn)工業(yè)化的制備水滑石(LDHs)的方法是共沉淀法。其主要原料是可溶性 的二價和三價金屬離子鹽、堿和碳酸鹽。其中，金屬離子鹽主要采用硫酸鹽、硝酸鹽、氯化 物等；堿主要采用氫氧化鈉、氨水等；碳酸鹽采用碳酸鈉，有時也可用尿素代替。在制備前 根據(jù)Ksp[M(0H)2]、Ksp[Μ(OH)3]和計劃合成的水滑石類化合物的化學計量比進行優(yōu)化計算， 然后配制出相應配比的一定濃度的Μ2+、Μ3+鹽溶液和堿液。反應體系中堿液過量，有利于得 到更好的氫氧化物沉淀。其制備方法根據(jù)制備工藝不同可以分為恒定PH值法和變化ρΗ值 法。在制備過程中，可以將M2+與M3+的混合溶液逐漸加入到不斷攪拌的具有一定ρΗ值的堿 液中，這就是所謂的單滴法，也稱變化PH值法；也可以將M2+與M3+的混合液和堿液同時滴 于水溶液中，使用PH計監(jiān)控溶液的ρΗ值，滴定過程中通過控制堿液和鹽溶液的滴速來實現(xiàn) 控制溶液PH值的目的，這是所謂的雙滴法，也稱恒定ρΗ值法。得到的固液混合物晶化一定 時間，用去離子水洗滌、干燥即得產(chǎn)品。一般說來，溫度越高，加熱時間越長，LDHs材料晶粒 就越大O其中變化ρΗ值法，由于滴加過程中體系ρΗ值持續(xù)變化，體系始終處于過飽和狀 態(tài)，所以得到的LDHs材料晶粒尺寸分布較寬，并常伴有氫氧化物和難溶鹽等雜相生成，導 致LDHs材料的純度降低。而恒定ρΗ值法，由于在溶液滴加過程中體系ρΗ值保持恒定，容 易得到晶相單一、晶粒尺寸分布窄的LDHs材料。但是該方法在制備中需要實時控制溶液的PH值，給材料制備帶來了相當大的麻煩。有些企業(yè)由于在生產(chǎn)過程中未能嚴格控制好溶液的PH值，得到的產(chǎn)品經(jīng)常是氫氧化物和不溶性鹽的混合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水滑石的制備方法，用該方法制得的水滑石晶相結構完 整、晶粒尺寸均勻。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。一種水滑石的制備方法，具體步驟 為(1)緩沖溶液的準備用氨水與氯化銨配制成PH值為9 10的緩沖溶液；(2)金屬鹽 溶液的滴加將金屬鹽溶液滴入處于攪拌的緩沖溶液中，滴定完畢繼續(xù)攪拌1 1. 5h ； (3) 晶化、洗滌將攪拌后的混合溶液在55 95°C的溫度下晶化6 24h，經(jīng)抽濾、洗滌得到濾 液和濾餅；(4)干燥、研磨將濾餅在55 95°C的溫度下干燥6 24h后研磨成粉末。作為改進，所述的金屬鹽為氯化物，金屬鹽的金屬離子包括二價金屬離子和三價 金屬離子，二價金屬離子為Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Ca2+等的一種或幾種，三價金屬 離子為Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+等的一種或幾種。作為改進，所述步驟(3)中的混合溶液在55 65°C的溫度下晶化12 24h。作為改進，在所述步驟(3)中的濾液中添加氨水，調(diào)整pH值至9 10，得到步驟 (1)中所述的緩沖溶液。水滑石制備反應中，水滑石的合成成功與否，關鍵在于PH的控制，反應溶液的PH 值是影響產(chǎn)物純度和組成的關鍵因素。工業(yè)上由于PH控制較難，經(jīng)常導致產(chǎn)品不是層狀結 構。制備時，PH值可以根據(jù)M2+、M3+的濃度和M(0H)2、M(0H)3&Ksp來確定，堿適當過量，有 利于更好的共沉淀。但是用堿量太高容易得到不純產(chǎn)物，結晶度較差。當用堿量較低時，滴 定終點PH值差別較大。制備水滑石時，溶液pH值控制在9 10時，產(chǎn)品結晶度較好，晶相 單一。緩沖溶液是一種能在加入少量酸、堿或水時大大減低pH變動的溶液。雖然緩沖溶 液能保持體系PH值的穩(wěn)定是眾所周知的常識，但是水滑石的生產(chǎn)企業(yè)均未采用緩沖溶液 來解決PH值的控制問題，也未見任何文獻報道將緩沖溶液引入水滑石的生產(chǎn)中。本發(fā)明 所引入的緩沖溶液作用有四(1)作為沉淀劑，提供形成水滑石氫氧化物層板所需的OH—離 子；(2)提供水滑石形成層柱結構所需的層間陰離子，促進水滑石層柱結構的形成，使水滑 石晶相結構完整；(3)提供一個pH值為9 10的穩(wěn)定溶液環(huán)境，保證了水滑石產(chǎn)品的晶粒 尺寸均勻性，解決了工業(yè)上傳統(tǒng)共沉淀法制備水滑石過程中PH值控制難、晶粒尺寸分布寬 等問題；(4)與傳統(tǒng)的方法相比，簡化了工藝，提高了生產(chǎn)效率。在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬鹽溶液滴入后，攪拌時間一般不足lh，通常為0. 5h左右，申請 人經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)用氨水-氯化銨緩沖溶液或氨水-碳酸氫銨替代氫氧化鈉或氨水后， 攪拌時間如果不足lh，得到的水滑石產(chǎn)品晶粒尺寸分布仍然較寬，與原先工藝相差不大，而 滴定完畢后繼續(xù)攪拌1 1. 5h，則能使反應穩(wěn)定而徹底地進行。超過1. 5h則效果基本不變。混合溶液的晶化溫度和晶化時間也是必須控制的參數(shù)，55 95°C的晶化溫度和 6 24h的晶化時間使晶化過程趨于平衡。申請人發(fā)現(xiàn)55 65°C的晶化溫度和12 24h 的晶化時間使晶體結構更完整、更均勻?？赡軠睾偷臏囟群洼^長的時間有利于水滑石的晶化。以氯離子柱撐鎂鋁水滑石(Mg3Al (OH)8Cl -mH20)的制備為例，其反應方程式如下3MgCl2+AlCl3+8NH3 · H2O — Mg3Al (OH) 8C1 · mH20+8NH4Cl+ (8_m) H2O從反應式中可知，反應僅消耗沉淀劑中的氨水，而產(chǎn)生多余的氯化銨。因此緩沖 溶液法制備水滑石過程中，晶化后過濾得到的濾液中含有未反應完的氨水和新生成的氯化 銨，通過補加氨水的方式，將溶液PH值調(diào)至9 10，作為新的緩沖溶液使用，實現(xiàn)了副產(chǎn)物 的回收利用。本發(fā)明還提供了另一種水滑石的制備方法，步驟如下(1)緩沖溶液的準備用氨水與碳酸氫銨配制成PH值為9 10的緩沖溶液；(2) 金屬鹽溶液的滴加將金屬鹽溶液滴入處于攪拌的緩沖溶液中，滴定完畢繼續(xù)攪拌1 1. 5h ； (3)晶化、洗滌將攪拌后的混合溶液在55 95°C的溫度下晶化6 24h，經(jīng)抽濾、洗 滌得到濾液和濾餅；(4)干燥、研磨將濾餅在55 95°C的溫度下干燥6 24h后研磨成粉末。
作為改進，所述的金屬鹽為氯化物或者硝酸鹽，金屬鹽的金屬離子包括二價金屬 離子和三價金屬離子，二價金屬離子為Mg2+、CU2+、Zn2+、Fe2+、C02+、Ni2+、Ca2+等的一種或幾種， 三價金屬離子為Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+等的一種或幾種。作為改進，所述步驟(3)中的混合溶液在55 65°C的溫度下晶化12 24h。本發(fā)明的另一有益效果是反應原料氨水、氯化銨、碳酸氫銨價格便宜、易得，生產(chǎn) 過程無污染，因此該方法具有非常好的應用前景。


圖1 實施例1所得水滑石的XRD圖譜；圖2 實施例1所得水滑石的SEM圖譜。
具體實施例方式本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術人 員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本 發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。實施例1用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20 和0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，65°C烘箱晶化20h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，55°C的溫度下干燥24h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鎂鋁水滑石 (Mg0.75A10.25 (OH)2Cla25 · mH20)，記為 Mg3Al-Cl-LDHs0將合成的Mg3Al-Cl-LDHs樣品，進行粉末X射線衍射(PXRD)分析，使用ARL SCINTAG X 射線衍射儀，Cu K α (0. 1545nm)，管壓 45kV，管流 40mA，掃描速度為 2° · mirT1， 2 θ范圍為1. 5 80°。合成樣品Mg3Al-Cl-LDHs的XRD圖譜如圖1所示。從圖1可得， 樣品在2 θ = 11.09°，22. 30°，34. 39°，60. 46°出現(xiàn)相對衍射強度較大的(003)、(006)、 (009)、(110)晶面衍射峰，與層狀水滑石的特征峰相符。并且，其基線低且平穩(wěn)，衍射峰峰形窄且尖銳。表明制備的樣品晶相單一，晶面生長的有序程度較高，結晶度較好。將合成的Mg3Al-Cl-LDHs樣品表面形貌采用JEOL JEM-6320F型掃描電子顯微鏡 (SEM)分析。樣品的SEM圖譜如圖2所示。從圖2可得，合成的樣品具有六邊形片狀形貌， 片狀大小分布均勻、規(guī)整，平均粒徑約為108nm。實施例2用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 9的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20和 0. 4mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入 處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1.5h。65°C烘箱晶化24h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，65°C的溫度下干燥18h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鎂鋁水滑石 (Mg0.B7Al0.33 (OH)2Cl0.33 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為90nm。實施例3用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20和 0. 8mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1. 25h，95°C烘箱晶化6h，過濾，濾餅洗滌至 濾液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至10，作為新的緩沖溶液。濾餅于55°C的溫度下 干燥20h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鎂鋁水滑石(Mga8Ala2(OH)2Cla2 -mH20)。XRD和 SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為 85nm。實施例4用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20和 0. 6mol CuCl2 · 2H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，70°C烘箱晶化12h，過濾，濾餅洗滌至濾 液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至10，作為新的緩沖溶液。濾餅于95°C的溫度下干 燥6h后研磨成藍色粉末，得氯離子柱撐銅鋁水滑石(Cua75Ala25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和 SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為 127nm。實施例5用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20 和0. 6mol ZnCl2,加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入 處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，55°C烘箱晶化20h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，85 °C溫度下干燥7h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鋅鋁水滑石 (Zna75Ala25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為65nm。實施例6用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20和 0. 6mol CoCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1. 5h，65°C烘箱晶化16h，過濾，濾餅洗滌至 濾液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至10，作為新的緩沖溶液。濾餅于80°C的溫度下干燥IOh后研磨成粉紅色粉末，得氯離子柱撐鈷鋁水滑石(Coa75Ala25(OH)2Cla25 · mH20)。 XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑 約為118nm。實施例7用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20 和0. 6mol FeCl2 · 4H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，85°C烘箱晶化14h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，55°C溫度下干燥18h后研磨成淺綠色粉末，得氯離子柱撐鐵鋁水滑石 (Fea75Ala25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為82nm。實施例8用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20禾口 0. 6mol NiCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，65°C烘箱晶化12h，過濾，濾餅洗滌至濾 液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至10，作為新的緩沖溶液。濾餅于95°C溫度下干燥8h 后研磨成綠色粉末，得氯離子柱撐鎳鋁水滑石(Nia75Ala25(OH)2Cla25 -mH20)。XRD和SEM表 征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為116nm。實施例9用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 9. 5的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 · 6H20 和0. 6mol CaCl2 · 2H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地 滴入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，65°C烘箱晶化12h，過濾，濾餅 洗滌至濾液呈中性，55°C溫度下干燥18h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鈣鋁水滑石 (Caa75Ala25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為112nm。實施例10用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 9的緩沖溶液。取0. 2mol FeCl3 · 6H20禾口 0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，55°C烘箱晶化20h，過濾，濾餅洗滌至濾 液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至9，作為新的緩沖溶液。濾餅于65°C溫度下干燥18h 后研磨成褐色粉末，得氯離子柱撐鎂鐵水滑石(Mga 75Fe0.25 (OH) 2C10.25 -mH20)。XRD和SEM表 征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為78nm。實施例11用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol CrCl3 · 6H20 和0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地 滴入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，60°C烘箱晶化20h，過濾，濾餅 洗滌至濾液呈中性，85°C溫度下干燥15h后研磨成灰色粉末，得氯離子柱撐鎂鉻水滑石 (Mga75Crtl25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為108nm。實施例12
用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol GaCl3 · 6H20和0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1.2h，65°C烘箱晶化15h，過濾，濾餅 洗滌至濾液呈中性，55°C溫度下干燥20h后研磨成白色粉末，得氯離子柱撐鎂鎵水滑石 (Mga75Gaa25(OH)2Cla25 · mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為70nm。實施例13用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 9的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 ·6Η20，0. 4mol MgCl2 ·6Η20和0. 2mol CuCl2 ·2Η20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液 緩慢地滴入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，70°C烘箱晶化12h，過濾， 濾餅洗滌至濾液呈中性，濾液中加入氨水，將其PH調(diào)至10，作為新的緩沖溶液。濾餅于55°C 的溫度下干燥22h后研磨成藍色粉末，得氯離子柱撐銅鎂鋁水滑石(Mga 5Cu0.25A10.25 (OH) 2C10 .25 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分布均勻， 平均粒徑約為95nm。實施例14用氨水與氯化銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 ·6Η20，0. 2mol MgCl2 · 6H20,0. 2mol CoCl2 · 6H20 和 0. 2mol CuCl2 · 2H20,加 200ml 水配成混合鹽溶液，在室 溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，70°C 烘箱晶化12h，過濾，濾餅洗滌至濾液呈中性，濾液中加入氨水，將其pH調(diào)至10，作為新的緩 沖溶液。濾餅于55°C溫度下干燥22h后研磨成灰色粉末，得氯離子柱撐銅鈷鎂鋁水滑石(M g0.25Co0.25Cu0.25Al0.25(OH)2Cl0.25 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊 形片狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為89nm。實施例15用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 ·6Η20和 0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，95°C烘箱晶化6h，過濾，濾餅洗滌至濾液 呈中性，55°C溫度下干燥24h后研磨成白色粉末，得碳酸根柱撐鎂鋁水滑石(Mga75Ala25(OH) 2 (CO3) 0.125 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒尺寸分 布均勻，平均粒徑約為78nm。實施例16用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol FeCl3 ·6Η20和 0. 6mol MgCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處 于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1. 25h，55°C烘箱晶化24h，過濾，濾餅洗滌至 濾液呈中性，濾餅于65°C溫度下干燥18h后研磨成褐色粉末，得碳酸根柱撐鎂鐵水滑石(Mg 0. T5Fe0.25 (OH) 2 (CO3) 0.125 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀， 晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為85nm。實施例17用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 10的緩沖溶液。取0. 2mol AlCl3 ·6Η20和 0. 6mol CoCl2 · 6H20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1. 5h，75°c烘箱晶化16h，過濾，濾餅洗滌至 濾液呈中性，濾餅于80°C溫度下干燥IOh后研磨成粉紅色粉末，得碳酸根柱撐鈷鋁水滑石( Co0. T5Al0.25 (OH)2 (CO3) 0.125 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片 狀，晶粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為86nm。實施例18用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 9的緩沖溶液。取0. 2mol Al (NO3)3 · 9H20 和0. 6mol Mg(NO3)2 ·6Η20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1.5h，65°C烘箱晶化12h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，55°C溫度下干燥18h，研磨成白色粉末，得碳酸根柱撐鎂鋁水滑石(Mga75A Ia25(OH)2(CO3)ai25 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒 尺寸分布均勻，平均粒徑約為83nm。實施例19用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 9的緩沖溶液。取0. 2mol Al (NO3)3 · 9H20 和0. 6mol Ca (NO3) 2 ·4Η20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪1. 25h，65°C烘箱晶化22h，過濾，濾餅洗 滌至濾液呈中性，75°C溫度下干燥20h后研磨成白色粉末，得碳酸根柱撐鈣鋁水滑石(Caa75 Ala25(OH)2(CO3)ai25 ·πιΗ20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶 粒尺寸分布均勻，平均粒徑約為94nm。實施例20用氨水與碳酸氫銨配制成500ml pH = 9. 5的緩沖溶液。取0. 2molCr (NO3) 3 ·9Η20 和0. 6mol Mg(NO3)2 ·6Η20，加200ml水配成混合鹽溶液，在室溫下將該混合鹽溶液緩慢地滴 入處于攪拌狀態(tài)的緩沖溶液中，滴定完畢后繼續(xù)攪lh，60°C烘箱晶化20h，過濾，濾餅洗滌 至濾液呈中性，95°C溫度下干燥6h后研磨成灰色粉末，得碳酸根柱撐鎂鉻水滑石(Mga75CA .25 (OH) 2 (CO3) 0.125 -mH20)。XRD和SEM表征表明，合成樣品晶相單一，形貌呈六邊形片狀，晶粒 尺寸分布均勻，平均粒徑約為106nm。
權利要求
一種水滑石的制備方法，其特征在于具體步驟為，(1)緩沖溶液的準備用氨水與氯化銨配制成pH值為9～10的緩沖溶液；(2)金屬鹽溶液的滴加將金屬鹽溶液滴入處于攪拌的緩沖溶液中，滴定完畢繼續(xù)攪拌1～1.5h；(3)晶化、洗滌將攪拌后的混合溶液在55～95℃的溫度下晶化6～24h，經(jīng)抽濾、洗滌得到濾液和濾餅；(4)干燥、研磨將濾餅在55～95℃的溫度下干燥6～24h后研磨成粉末。
2.如權利要求1所述的一種水滑石的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽為氯化 物，金屬鹽的金屬離子包括二價金屬離子和三價金屬離子，二價金屬離子為Mg2+、Cu2+、Zn2+、 Fe2+、Co2+、Ni2+、Ca2+等的一種或幾種，三價金屬離子為Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+等的一種或幾種。
3.如權利要求1或2所述的一種水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的 混合溶液在55 65°C的溫度下晶化12 24h。
4.如權利要求1所述的一種水滑石的制備方法，其特征在于在所述步驟(3)中的濾 液中添加氨水，調(diào)整PH值至9 10，得到步驟(1)中所述的緩沖溶液。
5.一種水滑石的制備方法，其特征在于具體步驟為，(1)緩沖溶液的準備用氨水與 碳酸氫銨配制成PH值為9 10的緩沖溶液；(2)金屬鹽溶液的滴加將金屬鹽溶液滴入處 于攪拌的緩沖溶液中，滴定完畢繼續(xù)攪拌1 1. 5h ； (3)晶化、洗滌將攪拌后的混合溶液 在55 95°C的溫度下晶化6 24h，經(jīng)抽濾、洗滌得到濾液和濾餅；(4)干燥、研磨將濾餅 在55 95°C的溫度下干燥6 24h后研磨成粉末。
6.如權利要求5所述的一種水滑石的制備方法，其特征在于所述的金屬鹽為氯化物 或者硝酸鹽，金屬鹽的金屬離子包括二價金屬離子和三價金屬離子，二價金屬離子為Mg2+、 Cu2+、Zn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Ca2+ 等的一種或幾種，三價金屬離子為 Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+ 等的一 種或幾種。
7.如權利要求5或6所述的一種水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的 混合溶液在55 65°C的溫度下晶化12 24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水滑石的制備方法，具體步驟為(1)緩沖溶液的準備用氨水與氯化銨或者氨水與碳酸氫銨配制成pH值為9～10的緩沖溶液；(2)金屬鹽溶液的滴加將金屬鹽溶液滴入處于攪拌的緩沖溶液中，滴定完畢繼續(xù)攪拌1～1.5h；(3)晶化、洗滌將攪拌后的混合溶液在55～95℃的溫度下晶化6～24h，經(jīng)抽濾、洗滌得到濾液和濾餅；(4)干燥、研磨將濾餅在55～95℃的溫度下干燥6～24h后研磨成粉末。使用緩沖溶液作為沉淀劑，為水滑石的形成提供了一個pH值為9～10的穩(wěn)定溶液環(huán)境，保證了水滑石產(chǎn)品的晶相結構完整和晶粒尺寸均勻，解決了工業(yè)上傳統(tǒng)共沉淀法制備水滑石過程中pH值控制難、晶粒尺寸分布寬等問題。
文檔編號C01G3/02GK101817510SQ20101015346
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月17日 優(yōu)先權日2010年4月17日
發(fā)明者伍濤, 唐培松, 徐敏虹, 曹楓, 潘國祥, 陳海鋒 申請人:湖州師范學院