一种纳米级NiMgFe单层状水滑石的制备方法与流程

本发明涉及具有层状结构的纳米材料水滑石，具体涉及一种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法。

背景技术：

水滑石是一种具有层状结构的纳米材料，它是一种由带正电荷的金属氢氧化物层和层间填充带负电荷的阴离子构成，其结构类似于天然的水镁石mg(oh)2晶体，由于其主板化学组成的多元性、金属阳离子比例的可调性和层间阴离子种类的丰富性，使其在催化、医药、工业等方面具有广阔的应用前景，水滑石的化学组成通式可表示为：[m²⁺1-x/m³⁺x(oh)2]^x+[a^n-]x/n·mh2o（0.2≤x≤0.33），其中m²⁺为mg²⁺、zn²⁺、ni²⁺等二价金属阳离子；m³⁺为al³⁺、fe³⁺、ga³⁺等三价金属阳离子，[a^n-]为层间阴离子（可以是无机阴离子co3^2-、cl^-、no3^-等），m为水滑石中结晶水的摩尔数。

公开号为cn102203013a的中国发明专利提供了一种制备水滑石的方法，即将镁源、铝源、碳酸根离子源和碱源等混合均匀进行二次结晶得到水滑石化合物，但该方法的制备过程复杂，合成的水滑石分散性差。公开号为cn103663514a的中国发明专利申请提供了一种水滑石的制备方法，该方法向固定ph值的naoh-na2co3混合溶液中加入不同比例的铝源和镁源，合成水滑石化合物易团聚，晶型结构不完整。公开号为cn1033449378的中国发明专利提供了一种水滑石的制备方法，该方法以二价金属盐和三价金属盐混合研磨，加入尿素和碳酸铵作为矿化剂，加入少量水或不加水，100～200^oc密封条件制得水滑石，但该方法得到的水滑石晶型结构不规整，晶粒尺寸大小不均一。因此，探寻一种合成条件温和、操作简单低成本及制备纳米尺度单层状、晶型结构完整、晶粒尺寸均一水滑石的可调控方法，对水滑石的制备具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法，这种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法用于解决目前制备水滑石的方法中出现的晶粒大小不均一、晶型不规整及分散性差等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法:

（1）分别配制浓度为0.05-2mol/l的ni(no3)2溶液、mg(no3)2溶液、fe(no3)3溶液，并混合均匀成澄清溶液，fe在nimgfe三种金属中的摩尔分数为1-40%，ni/mg摩尔比为1:10-8:10，再加入共溶剂，共溶剂的添加量为总溶液体积的1-30%，将0.1-2mol/lnaoh溶液逐滴加入到上述混合液中，至溶液ph值为8-13，制成混合均匀的料液，共溶剂为：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、己六醇、淀粉中的一种或几种；

（2）将上述混合均匀的料液装入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在100-280^oc的条件下水热合成，晶化10-36h，离心分离得到固体产物，采用去离子水洗涤至上层清液ph=7，80-120^oc下干燥6-24h，得到纳米级nimgfe单层状水滑石。

上述方案中纳米级nimgfe单层状水滑石呈单层分散，层厚为5-10nm，尺寸100-200nm。

上述方案中步骤（1）中逐滴加入2mol/lnaoh溶液，至溶液ph值为9-12。

上述方案中步骤（2）中水热合成条件为120-200^oc，水热合成12-24h。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种通过反应体系添加醇羟基共溶剂，调控水热合成过程中水滑石晶粒生长，制备纳米尺度、晶粒尺寸均一、单层状水滑石的方法。

2、本发明采用水热合成法制备的纳米级nimgfe单层状水滑石晶型结构完整、结晶度高，且nimgfe水滑石产物呈单层分散，层厚为5-10nm，100-200nm单片状产物。

附图说明

图1为实施例1中nimgfe产物的电子扫描电镜照片；

图2为实施例1中nimgfe产物的x射线衍射图谱；

图3为实施例2中nimgfe产物的电子扫描电镜照片；

图4为实施例2中nimgfe产物x射线衍射图谱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

实施例1：

这种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法:

称取1.164gni(no3)2•6h2o、1.536gmg(no3)2•6h2o、1.01gfe(no3)3•9h2o，用50ml的去离子水溶解，再加入5ml的无水乙醇溶液，并用磁力搅拌机持续搅拌30分钟。用2mol/l的naoh溶液滴定上述溶液，ph值=11时滴定完成后继续搅拌溶液，使溶液充分搅拌均匀。在滴定过程中，ph值的误差不超过0.02；将滴定搅拌完成后的溶液在超声分散器中超声处理5分钟，取出后将溶液放入反应釜，在140℃下，反应24h；反应后取出反应釜内衬，抽出上层清液，对下层沉淀物进行洗涤、离心。每次离心3分钟，离心时的转速为12000分/转，洗去沉淀物中的oh^-，用ph计测定每次洗涤液的ph值，直至上层清液的ph值=7，即为洗涤干净。将洗涤离心后的沉淀在80℃干燥，干燥时间为24小时，得到纳米级nimgfe单层状水滑石。

得到的纳米级nimgfe单层状水滑石的sem电镜照片如图1所示，合成的产物呈单片状结构，片状物尺寸较均一。

得到的nimgfe产物的晶相如图2所示，该产物具有水滑石的特征峰，且杂峰较少，说明产物纯度和结晶度较高。

实施例2：

这种纳米级nimgfe单层状水滑石的制备方法:

称取1.745gni(no3)2•6h2o、1.536gmg(no3)2•6h2o、1.212gfe(no3)3•9h2o，用50ml的去离子水溶解，再加入10ml的乙二醇溶液，并用磁力搅拌机持续搅拌30分钟。用2mol/l的naoh溶液滴定上述溶液，ph值=11.5时滴定完成后继续搅拌溶液，使溶液充分搅拌均匀。在滴定过程中，ph值的误差不超过0.02；将滴定搅拌完成后的溶液在超声分散器中超声处理5分钟，取出后将溶液放入反应釜，在160℃下，反应24h；反应后取出反应釜内衬，抽出上层清液，对下层沉淀物进行洗涤、离心。每次离心3分钟，离心时的转速为12000分/转，洗去沉淀物中的oh^-，用ph计测定每次洗涤液的ph值，直至上层清液的ph值=7，即为洗涤干净。将洗涤离心后的沉淀在100℃干燥，干燥时间为24小时，得到纳米级nimgfe单层状水滑石。

得到的纳米级nimgfe单层状水滑石的sem电镜照片如图3所示，合成的产物尺寸为100-200纳米，层厚度为5-10纳米，且为单层状，片状物尺寸大小较均一，且可调控。

得到的nimgfe产物的晶相如图4所示，该产物具有水滑石的特征峰，且杂峰较少，说明产物纯度和结晶度较高。