专利名称：一种制备层状金属和金属氧化物材料的方法
技术领域：
本发明涉及材料化学和纳米材料合成的技术领域，特别涉及到一种新的合成层状金属或金属氧化物的方法。
背景技术：
近年来，纳米材料在催化、电化学、太阳能利用等各个领域发挥着越来越重要的作用。新型纳米材料的合成引起了大家的广泛重视。自从2010年诺贝尔物理学奖授予了石墨烯的发现者以来，层状的纳米材料在各个方面表现出了不同于传统的纳米粒子的性能。因为与传统的纳米粒子相比，层状的纳米材料具有更多低配位数的原子。但是，一般层状纳米材料合成困难、成本高、不稳定等缺点，限制了他们的广泛应用。因此，如何快捷方便的制备层状的金属纳米材料，成为了一个非常具体有挑战性的课题。在本专利中，我们介绍一种非常简单、有效、普遍的方法，制备层状的金属或金属氧化物材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种制备层状金属或金属氧化物材料的方法。为解决技术问题，本发明的解决方案是:提供一种制备层状金属或金属氧化物材料的方法，包括如下步骤:以层状双羟基复合金属氧化物(LDH)为载体，通过离子交换的方式将金属阴离子交换到层状双羟基复合金属氧化物的层间(由于层状载体具有超强的阴离子交换能力，前驱液中的金属阴离子多数Γ85%)都会被交换到载体上去)；对完成离子交换的载体进行过滤、洗涤和干燥，然后通过还原或者焙烧得到层状的金属或者金属氧化物；所层状双羟基复合金属氧化物为水滑石或类水滑石化合物，具体是指镁铝水滑石、钴铝水滑石、镍铝水滑石或锌铁水滑石中的一种，其金属或者金属氧化物的负载量为0.01 15.0% ;所述金属阴离子是指Au、Pd、Mn、Pt、Ru或者Rh任意一种金属元素的阴离子。本发明中，所述的离子交换是指，将层状双羟基复合金属氧化物加入含有所述金属阴离子的溶液中，在室温下进行离子交换。本发明中，所述的还原是指，将过滤、洗涤和干燥后的载体分散至溶剂中，加入还原剂于室温下进行还原反应；所述溶剂是甲醇、乙醇、水或二甲基甲酰胺，所述还原剂是硼氢化钠或者硼氢化钾，还原剂与前驱溶液中投料金属阴离子的摩尔比为10-100。本发明中，所述的焙烧是指，将经过滤、洗涤和干燥处理后的载体在空气中焙烧，焙烧温度控制在400 800°C 。本发明的有益效果在于:本发明简单有效，利用LDH的层间限制作用，控制金属或金属氧化物材料的形貌，使其生长成为层状。层厚度在1-20层原子之间。另外，由于有LDH的限制，这种材料会非常稳定。在空气中长时间放置或者高温焙烧，均不会发生团聚现象。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。实施例1:将Ig镁铝水滑石加入到含有0.22mg氯金酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，分散到乙醇溶液中，加入0.44mg硼氢化钠，室温还原至溶液变棕红色以后，将固体过滤洗涤干燥，便可以得到镁铝水滑石负载的层状Au纳米材料，Au的负载量为0.01%，层状Au的厚度在1-5层原子。实施例2:将Ig镍铝水滑石加入到含有IOmg氯钯酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，分散到水溶液中，加入30mg硼氢化钾，室温还原至溶液变灰色以后，将固体过滤洗涤干燥，便可以得到镍铝水滑石负载的层状Pd纳米材料，Pd的负载量为1%，层状Pd的厚度在1-10层原子。实施例3:将Ig钴铝水滑石加入到含有30mg氯钼酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，分散到二甲基甲酰胺溶液中，加入200mg硼氢化钾，室温还原至溶液变灰色以后，将固体过滤洗涤干燥，便可以得到钴铝水滑石负载的层状Pt纳米材料，Pt的负载量为4%，层状Pt的厚度在1-10层原子。实施例4:将Ig锌铁水滑石加入到含有350mg氯钌酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，分散到甲醇溶液中，加入3.Sg硼氢化钠，室温还原至溶液变灰色以后，将固体过滤洗涤干燥，便可以得到锌铁水滑石负载的层状Ru纳米材料，Ru的负载量为10%，层状Ru的厚度在5-20层原子。实施例5:将Ig镁铝水滑石加入到含有50mg高锰酸钾的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，在空气中800°C焙烧得到的固体，便可以得到镁铝水滑石负载的层状氧化锰纳米材料，氧化锰的负载量为1%，层状氧化锰的厚度在5-10层原子。实施例6:将Ig镁铝水滑石加入到含有160mg氯钯酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，在空气中600°C焙烧得到的固体，便可以得到镁铝水滑石负载的层状PdO纳米材料，PdO的负载量为15%，层状PdO的厚度在15-20层原子。实施例7:将Ig镁铝水滑石加入到含有160mg氯钯酸的溶液中，室温离子交换后，将固体过滤出来，洗涤干燥之后，在空气中400°C焙烧得到的固体，便可以得到镁铝水滑石负载的层状PdO纳米材料，PdO的负载量为15%，层状PdO的厚度在10-20层原子。最后，还需要注意的事，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员均能够从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种制备层状金属或金属氧化物材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: 以层状双羟基复合金属氧化物为载体，通过离子交换的方式将金属阴离子交换到层状双羟基复合金属氧化物的层间；对完成离子交换的载体进行过滤、洗涤和干燥，然后通过还原或者焙烧得到层状的金属或者金属氧化物； 所层状双羟基复合金属氧化物为水滑石或类水滑石化合物，具体是指镁铝水滑石、钴铝水滑石、镍铝水滑石或锌铁水滑石中的一种，其金属或者金属氧化物的负载量为0.0l 15.0% ;所述金属阴离子是指Au、Pd、Mn、Pt、Ru或者Rh任意一种金属元素的阴离子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的离子交换是指，将层状双羟基复合金属氧化物加入含有所述金属阴离子的溶液中，在室温下进行离子交换。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原是指，将过滤、洗涤和干燥后的载体分散至溶剂中，加入还原剂于室温下进行还原反应；所述溶剂是甲醇、乙醇、水或二甲基甲酰胺，所述还原剂是硼氢化钠或者硼氢化钾，还原剂与前驱溶液中投料金属阴离子的摩尔比为10-100。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焙烧是指，将经过滤、洗涤和干燥处理后的载体在空气中焙烧，焙烧温度控制在400 800°C。
全文摘要
本发明涉及材料化学和纳米材料合成的技术领域，旨在提供一种制备层状金属或金属氧化物材料的方法。该方法是以层状双羟基复合金属氧化物为载体，通过离子交换的方式将金属阴离子交换到层状双羟基复合金属氧化物的层间；对完成离子交换的载体进行过滤、洗涤和干燥，然后通过还原或者焙烧得到层状的金属或者金属氧化物。本发明简单有效，利用LDH的层间限制作用，控制金属或金属氧化物材料的形貌，使其生长成为层状。层厚度在1-20层原子之间。另外，由于有LDH的限制，这种材料会非常稳定。在空气中长时间放置或者高温焙烧，均不会发生团聚现象。
文档编号C01G55/00GK103111627SQ20131004689
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者肖丰收, 王亮, 孟祥举, 张建 申请人:浙江大学