一种镁基层状复合氢氧化物的制备方法

摘要

本发明提供了一种镁基层状复合氢氧化物的制备方法，该方法以氧化钙或氧化镁钙为碱源，通过与镁盐发生沉淀反应生成氢氧化镁沉淀，再以氢氧化镁沉淀、二价和三价可溶性金属硝酸盐或氯化物为原料，通过液固相反应制备镁基层状复合氢氧化物，副产物氯化镁或硝酸镁可作为原料使用。该方法具有原料来源丰富、价格低廉、制备过程简单、反应条件温和、易于工业化生产等优点，制备的LDH可广泛应用于催化、吸附、环保、高分子塑料等领域。

主权项

一种镁基层状复合氢氧化物的制备方法，所述的镁基层状复合氢氧化物的化学通式为：Mg²⁺_xM²⁺_1‑x‑yM³⁺_y(OH)₂(A^n‑)_y/n·mH₂O其中0.1≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4，且x+y≤1，m为层间结晶水分子数，0.4≤m≤1；M²⁺为二价金属离子Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺中的任意一种或多种，优选Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺中的一种或两种；M³⁺为三价金属离子Al³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、V³⁺、Mn³⁺、Rh³⁺、Ir³⁺、In³⁺中的任意一种或多种，优选Al³⁺、Co³⁺、Fe³⁺中的一种或两种；层间阴离子A^n‑为Cl^‑、NO₃^‑、ClO₄^‑、ClO₃^‑、CO₃^2‑、SO₄^2‑、SO₃^2‑、S₂O₃^2‑、H₂PO₄^‑、HPO₄^2‑、PO₄^3‑等无机阴离子或水杨酸根、对氨基苯甲酸根、乙二酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有机阴离子中的任意一种，n为层间阴离子A^n‑的价态；其特征是该镁基层状复合氢氧化物采用下面的方法制备：A.配制质量百分含量为5～40％的氧化钙或氧化镁钙浆液，将浆液在球磨机或是胶体磨中研磨1～10分钟，得到A浆液；B.配制摩尔浓度为0.1～5mol/L的镁盐溶液，其中镁离子与步骤A中氧化钙的摩尔比值为1:1，在搅拌状态下将该镁盐溶液于10～120分钟内加入到A浆液中，加入完毕后继续搅拌反应0.1～6小时，使镁盐与氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀，反应结束后将氢氧化镁沉淀过滤、洗涤至滤液不含钙离子；所述的镁盐溶液为氯化镁或硝酸镁的溶液；C.采用M²⁺盐与M³⁺盐配制混合盐溶液，其中M²⁺与M³⁺离子的总摩尔浓度为0.2～5mol/L；M²⁺、M³⁺离子与氢氧化镁的摩尔比值分别为(1‑x‑y):1和y:1，其中x、y分别等于层状复合氢氧化物Mg²⁺_xM²⁺_1‑x‑yM³⁺_y(OH)₂(A^n‑)_y/n·mH₂O中的x、y值，0.1≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4；所述的M²⁺盐为Zn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺的硝酸盐或氯化物中的一种或多种；所述的M³⁺盐为Al³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、V³⁺、Mn³⁺、Rh³⁺、Ir³⁺、In³⁺的硝酸盐或氯化物中的任意一种或多种；D.将步骤B获得的氢氧化镁滤饼配制成固含量为1～20％的浆液，按照A^n‑与C溶液中M³⁺的摩尔比为1～4:n的比例，用Y_nAⁿ配制A^n‑浓度为0.1～10mol/L的溶液并加入到氢氧化镁浆液中，搅拌均匀得到D浆液；所述的Y_nAⁿ中的Y为NH₄、Na、K或H，A^n‑为Cl^‑、NO₃^‑、ClO₄^‑、ClO₃^‑、CO₃^2‑、SO₄^2‑、SO₃^2‑、S₂O₃^2‑、H₂PO₄^‑、HPO₄^2‑、PO₄^3‑、B₄O₇^2‑等无机阴离子或水杨酸根、对氨基苯甲酸根、乙二酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、十二烷基磺酸根等有机阴离子中的任意一种，其作用是提供层状复合氢氧化物的层间阴离子；E.在搅拌状态下将步骤C配制的混合盐溶液滴加至D浆液中，10～240分钟内滴加完毕，然后将反应体系加热至50～105℃继续搅拌反应1～12小时，使氢氧化镁与M²⁺和M³⁺盐反应生成镁基层状复合氢氧化物沉淀，反应结束后将沉淀过滤、洗涤、干燥即得到镁基层状复合氢氧化物Mg²⁺_xM²⁺_1‑x‑yM³⁺_y(OH)₂(A^n‑)_y/n·mH₂O；滤液可作为步骤B中的氯化镁或硝酸镁溶液使用，洗液可循环使用，多次使用后还可用于配制步骤B中的氯化镁或硝酸镁溶液。