一种杂多酸柱撑碱性水滑石制备方法
【专利说明】
[0001](一)
技术领域
本发明涉及催化材料领域，特别是涉及一种杂多酸柱撑碱性水滑石制备方法。
[0002](二)
【背景技术】
近年来，多酸化学家及催化化学家们将体积较大的同多(IPA)与杂多阴离子(HPA)嵌入阴离子粘土层中，合成了多酸型层柱化合物。按照Lehn对超分子化学定义，该类化合物中的层板为主体，层间阴离子为客体，它们之间通过静电作用和氢键结合起来。迄今，已报道的嵌入方法有:直接沉淀法、离子交换法、被烧复原法、有机前驱体法。
[0003]现有杂多酸柱撑水滑石的制备方法有以下特点:
1.层板的金属离子多以酸性水滑石为主，如以酸性较强的[Zn2Al (OH)6]-NO3为前驱体，也有以碱性较弱的MgAl (Ga) -TA、Zn (Mg) Al-LDH三元水滑石为前驱体。
[0004]2.柱撑剂多以鹤系Keggin结构的杂多酸为主，但酸性均较弱，如a -H3Siff12O40, a -1, 2，3_SiV具04。等。
[0005]3.制备方法及步骤较为繁琐，以[Zn2Al (OH)6]-NO3为前驱体，经焙烧还原为[Zn2Al (OH)6]-Oxide，再与(SiW11O39) 8_ 和(SiV3W9O4tl)7_ 杂多酸反应合成，或者先将己二酸将水滑石层间的NO3-阴离子置换出来，将层间通道扩大，然后再用有机前驱体与杂多酸反应生成柱撑水滑石，实验过程长，实验要求条件较高，步骤极为繁琐。
[0006]4.杂多酸柱撑水滑石的实验数据较少，仅有XRD谱图分析，且峰型较宽，不能对已经制备的杂多酸柱撑水滑石进行强有力的数据分析和证明，并未对其催化活性进行分析。
[0007](三)
【发明内容】
本发明针对现有技术中的不足，提供一种方法操作简单，耗时短，速度快，结晶度高的杂多酸柱撑碱性水滑石制备方法。
[0008]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种杂多酸柱撑碱性水滑石制备方法，其特征在于:包括以下步骤:
(1)配置摩尔浓度为20-100mmol/L的磷钨酸H3PW12O4tl水溶液，备用；
(2)配置摩尔浓度为100mmol/L的镁铝水滑石[Mg3Al(OH)8](NO3)水溶液，边搅拌边加执.^ ，
(3)将上述镁铝水滑石水溶液10ml加热到85?100°C，取上述磷钨酸水溶液50ml快速滴加至镁铝水滑石水溶液中，其中磷钨酸H3PW12O4tl水溶液与镁铝水滑石[Mg 3A1 (OH)8](NO3)水溶液的摩尔浓度比为1:1?5 ;
(4)将上述混合液搅拌后，迅速将反应液置入冰域中冷却至室温，反应结束；
(5)将上述反应体系离心分离得到晶体，将晶体反复用蒸馏水清洗，直至滤液pH=8?9，将该晶体在80-120°C下干燥，干燥后得到产物[Mg3Al (OH) 8] 7 (PW11O39)。
[0009]所述步骤(I)中磷钨酸H3PW12O4tl水溶液用NaOH水溶液调节PH值，PH值小于等于5.00
[0010]所述步骤(I)中磷钨酸H3PW12O4tl水溶液浓度为30mmol/L。
[0011]所述步骤(3)中镁铝水滑石水溶液温度为90°C。
[0012]所述步骤(3)中磷钨酸H3PW12O4tl水溶液与镁铝水滑石[Mg 3A1 (OH) 8] (NO3)水溶液的摩尔浓度比为1:3?3.5。
[0013]所述步骤(4)中反应搅拌时间为2-10分钟。
[0014]更进一步，所述步骤(4)中反应搅拌时间为5分钟。
[0015]所述步骤(5)晶体在800C下干燥。
[0016]本发明的有益效果是:本发明的杂多酸柱撑碱性水滑石制备方法，操作简单，耗时短，速度快，结晶度高，是一种崭新的、切实可行的有效方法。本发明方法工艺简单，原料要求低；操作便捷，耗时短，速度快；并且产物结晶度高，杂质少；反应时条件制约少，切实可行。
[0017](四)
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0018]图1为[Mg3 (OH) 8] (NO3)柱撑前后的XRD谱图；
其中，a为[Mg3 (OH) 8] (NO3)柱撑前XRD谱图，b为[Mg3 (OH) 8] (NO3)柱撑后XRD谱图。
[0019]图2 为[Mg3Al (OH) 8] 7 (Pff11O39)的 10 万倍透射电镜图。
[0020]图3 为[Mg3Al (OH) 8] 7 (Pff11O39)的衍射图。
[0021](五)【具体实施方式】实施例1
(1)配置浓度为lOOmmol/L的H3PW12O4tl水溶液，用NaOH水溶液调节PH值，PH值为2.0，备用;
(2)配制lOOmmol/L的镁铝水滑石[Mg3Al(OH)8] (NO3)水溶液，边搅拌边加热；
(3)将上述镁铝水滑石水溶液10ml加热到100°C，取上述H3PW12O4tl水溶液50ml快速滴加至镁铝水滑石水溶液中；
(4)将上述混合液搅拌2分钟后，迅速将反应液置入冰域中冷却至室温，反应结束；
(5)将上述反应体系离心分离得到晶体，将晶体反复用蒸馏水清洗，直至滤液pH=4?5，将该晶体在120°C下干燥，干燥后得到产物[Mg3Al (OH) 8]7 (PW11O39)。
[0022]实施例2
(1)配置浓度为80mmol/L的H3PW12O4tl水溶液，用NaOH水溶液调节PH值，PH值为3.0，备用;
(2)配制lOOmmol/L的镁铝水滑石[Mg3Al(OH)8](NO3)水溶液，边搅拌边加热；
(3)将上述镁铝水滑石水溶液10ml加热到95°C，取上述H3PW12O4tl水溶液50ml快速滴加至镁铝水滑石水溶液中；
(4)将上述混合液搅拌3分钟后，迅速将反应液置入冰域中冷却至室温，反应结束；
(5)将上述反应体系离心分离得到晶体，将晶体反复用蒸馏水清洗，直至滤液pH=5?6，将该晶体在100°C下干燥，干燥后得到产物[Mg3Al (OH) 8]7 (PW11O39)。
[0023]实施例3
(1)配置浓度为50mmol/L的H3PW12O4tl水溶液，用NaOH水溶液调节PH值，PH值为4.0，备用;
(2)配制lOOmmol/L的镁铝水滑石[Mg3Al(OH)8](NO3)水溶液，边搅拌边加热；
(3)将上述镁铝水滑石水溶液10ml加热到90°C，取上述H3PW12O4tl水溶液50ml快速