主权项 |
1.一种纳米晶锌铁类水滑石的快速制备方法,其特征在于:使用的化学物质材料为:硫酸锌、硫酸亚铁、六次甲基四胺、去离子水、无水乙醇、氮气、氧气;其组合准备用量如下:以克、毫升、厘米<sup>3</sup>为计量单位硫酸锌:ZnSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O 12.94g±0.01g硫酸亚铁:FeSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O 4.17g±0.01g六次甲基四胺:(CH<sub>2</sub>)<sub>6</sub>N<sub>4</sub> 16.82g±0.01g去离子水:H<sub>2</sub>O 2000mL±50mL无水乙醇:C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH 1000mL±50mL氮气:N<sub>2</sub> 5000cm<sup>3</sup>±50cm<sup>3</sup>氧气:O<sub>2</sub> 5000cm<sup>3</sup>±50cm<sup>3</sup>制备方法如下:(1)精选化学物质材料对制备所需的化学物质材料要进行精选,并进行质量纯度控制:硫酸锌:固态粉体 99.5%硫酸亚铁:固态粉体 99%六次甲基四胺:固态粉体 99%去离子水:液态液体 99.7%无水乙醇:液态液体 99.7%氮气:气态气体 99%氧气:气态气体 99%(2)配制硫酸锌水溶液称取硫酸锌12.94g±0.01g,量取去离子水80mL±0.01mL,加入烧杯中,用搅拌器搅拌10min,使其溶解,成:0.30mol/L的硫酸锌水溶液;(3)配制硫酸亚铁水溶液称取硫酸亚铁4.17g±0.01g,量取去离子水70mL±0.01mL,加入烧杯中,用搅拌器搅拌10min,使其溶解,成:0.10mol/L的硫酸亚铁水溶液;(4)制备锌铁类水滑石锌铁类水滑石的制备是在四口烧瓶中进行的,是在加热、搅拌、水循环冷凝、水浴、氮气保护、输入氧气的过程下完成的;①将四口烧瓶置于水浴缸上,水浴缸内加入水浴水,水浴水要淹没四口烧瓶体积的4/5;②在四口烧瓶上由左到右依次设置气体管、加液漏斗、电动搅拌器、水循环冷凝管;③将配制的硫酸锌水溶液与硫酸亚铁水溶液加入烧杯中混合,然后将六次甲基四胺16.82g±0.01g加入混合溶液中,搅拌均匀后由加液漏斗加入四口烧瓶中;④开启电加热器,开始加热,温度由20℃±2℃开始升温,水浴水及四口烧瓶内温度升至60℃±2℃;开启电动搅拌器进行搅拌;开启水循环冷凝管进行水循环冷凝;开启氮气管,向四口烧瓶输入氮气,氮气输入速度18cm<sup>3</sup>/min,氮气输入时间240min±10min;当混合溶液的颜色呈浅绿色时,关闭氮气,输入氧气,氧气输入速度18cm<sup>3</sup>/min,氧气输入时间120min±5min,混合溶液变为红褐色;四口烧瓶内的化学物质在加热、搅拌、水循环冷凝、输入氮气、输入氧气过程中,将发生化学反应,反应方程式如下:<img file="FSA00000676740800031.GIF" wi="1012" he="59" /><img file="FSA00000676740800032.GIF" wi="1428" he="93" /><img file="FSA00000676740800033.GIF" wi="1031" he="77" />式中:Zn<sub>3</sub>Fe(OH)<sub>8</sub>:锌铁复合氢氧化物,(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>:硫酸铵,Zn<sub>6</sub>Fe<sub>2</sub>(OH)<sub>16</sub>SO<sub>4</sub>·4H<sub>2</sub>O:锌铁类水滑石,CH<sub>2</sub>O:甲醛;⑤反应结束后,关闭电加热器,停止搅拌,停止水循环冷凝,停止输入氧气,使其随瓶冷却至20℃±2℃,冷却后成浑浊溶液;(5)抽滤将浑浊溶液置于抽滤瓶上部的布氏漏斗中,用微孔滤膜进行抽滤,滤膜上留存产物滤饼,溶液抽至滤瓶中;(6)去离子水洗涤、抽滤将产物滤饼置于烧杯中,加入去离子水100mL,搅拌洗涤5min;然后将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中,用微孔滤膜进行抽滤,滤膜上留存产物滤饼,洗涤液抽至滤瓶中;去离子水洗涤、抽滤重复进行5次;(7)无水乙醇洗涤、抽滤将产物滤饼置于烧杯中,加入无水乙醇100mL,搅拌洗涤5min;然后将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中,用微孔滤膜进行抽滤,滤膜上留存产物滤饼,洗涤液抽至滤瓶中;无水乙醇洗涤、抽滤重复进行5次;(8)真空干燥将洗涤、抽滤后的产物滤饼置于石英产物舟中,然后置于真空干燥箱中进行干燥,干燥温度80℃±2℃,真空度15Pa,干燥时间720min±10min,干燥后成产物晶体颗粒;(9)研磨,过筛将干燥后的产物晶体颗粒用玛瑙研钵、研棒进行研磨,然后用600目筛网过筛,反复研磨,反复过筛,使产物成晶体细粉,即纳米晶锌铁类水滑石;(10)检测,化验,分析,表征对制备的晶体细粉产物的形貌、色泽、化学成分、化学物理性能进行检测、化验、分析、表征;用Rigaku/max-2500型X射线衍射仪进行晶相鉴定;用JSM-6700F扫描电镜分析产物形貌;结论:产物为红褐色晶体,晶体形貌为不规则六边形薄片,晶体颗粒直径≤80nm,产物纯度为99%;(11)产物储存对制备的红褐色晶体产物储存于棕色透明的玻璃容器中,密闭避光保存,置于阴凉洁净环境,要防火、防晒、防水、防潮、防酸碱盐侵蚀,储存温度20℃±2℃,相对湿度≤10%。 |