專利名稱：一種銅鋁類水滑石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅鋁類水滑石的制備方法。
背景技術(shù)：
水滑石是類似于水鎂石Mg(OH)2的陰離子層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料，它由金屬離子和六個(gè)羥基構(gòu)成的八面體共邊組成了層板，在其層板間可摻雜陰離子或水分子，結(jié)構(gòu)通式為M2YxM' (OH) 2Anx_x/n. mH20，其中M為金屬元素，其可以是三價(jià)也可以是二價(jià)的金屬離子；A為層間陰離子，X為Μ3+/(Μ2++Μ3+)，一般在O. 2、. 33之間。我們可以通過(guò)調(diào)配二價(jià)和三價(jià)金屬陽(yáng)離子的比例來(lái)控制層板的電荷密度，從而控制層間陰離子的數(shù)量，并得到我們所需要的水滑石。除此之外層間陰離子的可交換性，也為我們提供制備不同性能的超分子層狀材料方法。正是由于水滑石本身具有的堿性、層板上陽(yáng)離子的可調(diào)配性、層間陰離子可交換性使得水滑石在許多方面得以應(yīng)用，如可以作為環(huán)境污染物清除劑、催化劑滅火劑、除酸齊U、酸吸收劑、鹵素吸收劑、阻燃劑、輔助助燃劑、增加聚合物耐熱穩(wěn)定性促進(jìn)劑、酸中和劑、υν阻斷劑、隔熱劑耐氯劑。水滑石的制備方法有很多，有共沉淀法、成核晶化隔離法、溶膠-凝膠法、水熱合成法、電合成法、焙燒復(fù)合氧化物復(fù)原法、離子交換法。最常用也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的是共沉淀法，例如陳慧琴等[CuAl水滑石的合成及其催化活性，合成化學(xué)，2007年第15卷第2期，233-235頁(yè)]以硝酸鋁和硝酸銅為原料采用共沉淀法制備得到了碳酸根離子柱撐CuAl水滑石，由于Cu2+導(dǎo)致了明顯的Jahn-Teller效應(yīng)，難以得到結(jié)晶度良好的產(chǎn)物。龐秋云[銅鋁類水滑石的制備及吸附性能研究，曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009年4月]以氯化銅和硝酸鋁為原料采用水熱法制備得到了銅鋁類水滑石，水熱法制備的水滑石可以基本區(qū)分出為六邊形片狀結(jié)構(gòu)，但是團(tuán)聚現(xiàn)象較嚴(yán)重。這是由于CuAl類水滑石穩(wěn)定性要比MgAl類低，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的高溫高壓條件導(dǎo)致少量CuO晶體偏析。
綜上，在現(xiàn)有的制備銅鋁水滑石的方法中，所用的銅源大多為金屬鹽，更多的是含多個(gè)結(jié)晶水的金屬鹽，當(dāng)需要合成大量的水滑石時(shí)，所需的金屬鹽的量就比較大，使得成本高，原子利用率較低，不適于工業(yè)化生成。并且水熱法還存在制得的銅鋁水滑石質(zhì)量不高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅鋁類水滑石的制備方法，該方法所用的原料廉價(jià)易得，而且原子轉(zhuǎn)化率高，可以降低工業(yè)化成本。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種銅鋁類水滑石的制備方法，所述制備方法按照下列步驟進(jìn)行(I)按Cu :A1摩爾比2:1稱取銅源和氯化鋁，所述的銅源為氧化銅或氫氧化銅，在反應(yīng)容器中溶于去離子水配成混合液，所得混合液于3(T40°C恒溫加熱攪拌至氧化銅或氫氧化銅全部溶解(即溶液顏色變藍(lán));(2)調(diào)節(jié)步驟(I)得到的溶液pH值，使之不高于8，繼續(xù)在3(T40°C下反應(yīng)2 4h ；(3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在3(T40°C下恒溫晶化12 24h ；(4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨，得到銅鋁類水滑石。本發(fā)明所述制備方法中，步驟(I)中的合成溫度、步驟(2)中的pH值、步驟(3)中的晶化溫度等是影響水滑石結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。 所述步驟(I)中，所述去離子水的用量以氯化鋁的質(zhì)量計(jì)為5 15mL/g。。所述步驟(2)中，溶液pH值不能高于8，若pH過(guò)高，會(huì)使銅源全部變成CuO，溶液變黑，難以溶解，優(yōu)選調(diào)節(jié)溶液pH值至7. 5 8。本發(fā)明可使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值，可使得產(chǎn)品結(jié)晶度較好，且晶相單一。所述步驟(3)中，干燥溫度為3(TlO(TC，干燥時(shí)間為12 24小時(shí)。本發(fā)明制得的銅鋁類水滑石，可用作酸吸收劑、鹵素吸收劑等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I)本發(fā)明銅源廉價(jià)易得，能夠大量合成所需的水滑石，原子利用率高，可以降低工業(yè)化成本。2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件(尤其是溶液pH值)的優(yōu)化，獲得了結(jié)晶度較好，且晶相單一的銅鋁類水滑石。


圖I是實(shí)施例5制得的銅鋁類水滑石的XRD圖。從圖中可知，所合成的銅鋁水滑石具備有水滑石的層狀衍射特征和晶型結(jié)構(gòu)，在2 Θ值較低處有尖而強(qiáng)的衍射峰，該峰對(duì)應(yīng)于003晶面，說(shuō)明了層狀結(jié)構(gòu)的存在，譜圖中峰型尖而窄說(shuō)明了結(jié)晶度較好，且晶相單一。圖2是實(shí)施例3制得的銅鋁類水滑石的XRD圖。006面峰的強(qiáng)度明顯高于003面峰的強(qiáng)度，晶型明顯沒(méi)有圖I的好。圖3是實(shí)施例6制得的銅鋁類水滑石的XRD圖。對(duì)比圖I可以明顯的發(fā)現(xiàn)其除了水滑石的特征峰外，還有其他說(shuō)明還有其他的雜質(zhì)存在，晶相不單一。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實(shí)施例一稱取6g的AlCl3和4. 9g的Cu(OH)2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成混合液。在30°C下恒溫電動(dòng)攪拌。30分鐘左右溶液變藍(lán)。測(cè)其pH=3，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h，然后在30°C下晶化24h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入40°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。實(shí)施例二稱取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成混合液。在35°C下恒溫電動(dòng)攪拌，30分鐘左右溶液變藍(lán)。稱取5g的NaOH，溶于50ml的去離子水中，配成O. lg/ml溶液，并將其部分加入上述藍(lán)色溶液中，調(diào)節(jié)pH=6，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h然后在35°C下晶化18h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入40°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。實(shí)施例三稱取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成混合液。在35°C下恒溫電動(dòng)攪拌，30分鐘左右溶液變藍(lán)。稱取5g的NaOH，溶于50ml的去離子水中，配成O. lg/ml溶液，并將其部分加入上述藍(lán)色溶液中，調(diào)節(jié)pH=6，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h然后在40°C下晶化20h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD圖如圖2所示。實(shí)施例四稱取6g的AlCl3和4. 9g的Cu (OH)2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成 混合液。在40°C下恒溫電動(dòng)攪拌。30分鐘左右溶液變藍(lán)。稱取5g的NaOH，溶于50ml的去離子水中，配成O. lg/ml溶液，并將其部分加入上述藍(lán)色溶液中，調(diào)節(jié)pH=6，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h然后在40°C下晶化20h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入100°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。實(shí)施例五稱取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成混合液。在35°C下恒溫電動(dòng)攪拌，30分鐘左右溶液變藍(lán)。稱取5g的NaOH，溶于50ml的去離子水中，配成O. lg/ml溶液，并將其部分加入上述藍(lán)色溶液中，調(diào)節(jié)pH=8，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h然后在35°C下晶化20h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD圖如圖I所示。實(shí)施例六稱取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口燒瓶中溶于50ml的去離子水中，配成混合液。在35°C下恒溫電動(dòng)攪拌，30分鐘左右溶液變藍(lán)。稱取5g的NaOH，溶于50ml的去離子水中，配成O. lg/ml溶液，并將其部分加入上述藍(lán)色溶液中，調(diào)節(jié)pH=9，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h然后在40°C下晶化20h，后抽濾，并用去離子水洗滌3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD圖如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種銅鋁類水滑石的制備方法，其特征在于所述制備方法按照下列步驟進(jìn)行 (1)按Cu:A1摩爾比2:1稱取銅源和氯化鋁，所述的銅源為氧化銅或氫氧化銅，在反應(yīng)容器中溶于去離子水配成混合液，所得混合液于3(T4(TC恒溫加熱攪拌至氧化銅或氫氧化銅全部溶解，即溶液顏色變藍(lán)； (2)調(diào)節(jié)步驟(I)得到的溶液pH值，使之不高于8，繼續(xù)在3(T40°C下反應(yīng)2 4h； (3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在3(T40°C下恒溫晶化12 24h； (4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨，得到銅鋁類水滑石。
2.如權(quán)利要求I所述的銅鋁類水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，調(diào)節(jié)溶液pH值至7. 5 8。
3.如權(quán)利要求2所述的銅鋁類水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，使用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH值。
4.如權(quán)利要求f3之一所述的銅鋁類水滑石的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，干燥溫度為3(TlO(rC，干燥時(shí)間為12 24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銅鋁類水滑石的制備方法，所述制備方法按照下列步驟進(jìn)行(1)按CuAl摩爾比2:1稱取銅源和氯化鋁，所述的銅源為氧化銅或氫氧化銅，在反應(yīng)容器中溶于去離子水配成混合液，所得混合液于30~40℃恒溫加熱攪拌至氧化銅或氫氧化銅全部溶解，即溶液顏色變藍(lán)；(2)調(diào)節(jié)步驟(1)得到的溶液pH值，使之不高于8，繼續(xù)在30~40℃下反應(yīng)2~4h；(3)將步驟(2)反應(yīng)后的漿液在30~40℃下恒溫晶化12~24h；(4)將步驟(3)晶化后的反應(yīng)液過(guò)濾、洗滌、干燥、研磨，得到銅鋁類水滑石。本發(fā)明方法所用的原料廉價(jià)易得，而且原子轉(zhuǎn)化率高，可以降低工業(yè)化成本。
文檔編號(hào)C01G3/00GK102659164SQ20121015090
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者倪哲明, 楊超鴻, 王力耕, 胡軍, 袁庭, 鄭逸凡 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)