一种磁性水滑石的制备方法
【专利摘要】本发明属于材料技术领域，涉及一种磁性水滑石的制备方法。本发明采用水热法双原位一步合成磁性水滑石，该制备方法具有生产过程简单，能耗和生产成本低等优点，且本发明合成的磁性水滑石结晶度高、产品纯净、比饱和磁化强度高，所得到的磁性水滑石有望用于难降解废水处理、电磁波吸收、磁性共振成像等领域，商业化前景可观。
【专利说明】
-种磁性水滑石的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于材料技术领域，设及一种磁性水滑石的制备方法。
【背景技术】
[0002] 水滑石（layered double hy化oxide,LDHs)是一种阴离子型无机黏±材料，具有 层板金属元素可调控性W及层间阴离子可交换性，利用其层间阴离子的可交换性，可W将 有机物分子插入层间。改变溫度、晶化时间等反应条件，可W调控水滑石颗粒大小，使其在 制备常规和纳米有机-无机复合材料、生物传感器等方面均具有独特优势。
[0003] 近年来，固体碱和碱催化反应日益受到人们的重视。除了典型的低比表面积的碱 金属和碱±金属外，众多研究者把目光投向了高比表面积复合金属氧化物，如沸石、海泡石 和水滑石及类水滑石化合物。由于运类化合物有比较宽的碱强度分布，因此可W依赖反应 所需的碱强度来选择合适的催化剂催化所希望的反应。水滑石及类水滑石化合物的研究十 分活跃，但对于液相催化体系，反应界面小，纳米催化剂难W分离和回收;对气固催化体系， 实际应用上要考虑催化剂的成型后造成床层阻力大和催化活性降低，选择性亦受到影响； 若不成型，则回收极为困难。因此，制备和研究磁性水滑石催化剂具有十分重要的意义。
[0004] 现有工艺多采用两步法制备磁性类水滑石，即先合成磁性基质，再合成磁性类水 滑石，工艺复杂。专利200510011996.7-种均匀大粒径磁性水滑石及其制备方法，先采用共 沉淀方法制备纳米级磁性核，将改磁性核与相应的盐溶液混合，再利用尿素法合成磁性水 滑石;专利201410316575.4-种滑石-磁性金属纳米复合材料及其制备方法，首先将滑石分 离提纯，然后与制备的金属有机物按一定比例混合，利用滑石层间的疏水性将金属有机物 插层进入滑石层间，高溫热分解后在滑石层间原位得到金属氧化物微粒，将金属氧化物还 原即得到滑石-磁性金属纳米复合材料。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有磁性水滑石制备工艺复杂、成本高等问题，提供一种简 单工艺制备磁性水滑石。
[0006] 本发明是通过W下技术方案实现的：
[0007] -种磁性水滑石的制备方法，包括W下步骤：
[000引 （1)用M(N03)2 · 6也0、Fe(N03)3 · 9也0及化0H水溶液配制溶液A，其中，Μ为Fe、Mg、 Zn、Ni、Co、Mn或化中的二价金属元素的一种；
[0009] (2)用Me(N〇3)2 · 6也0、A1(N03)3 · 9也0及化0H水溶液配制溶液B，其中，Me为化、Mg、 Zn、Ni、Co、Mn或化中的二价金属元素的一种；
[0010] (3)将溶液A和溶液B按和Me2+摩尔比为（1/100~1/20): 1混合加入水热反应蓋 中，再放入烘箱中，120~180°C反应5~20h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0011] 本发明所述的一种磁性水滑石的制备方法，步骤（1)所述与Fe3+的摩尔比为1: 2。
[001 ^ 本发明所述的一种磁性水滑石的制备方法，步骤（1)所述化OH与MV的摩尔比为 (1.5~3):1。
[OOU]本发明所述的一种磁性水滑石的制备方法，步骤(2)所述Me2+与A13+的摩尔比为(2 ~3):1。
[0014] 本发明所述的一种磁性水滑石的制备方法，步骤(2)所述化0H与的摩尔比为 (1.5~3):1。
[0015] 本发明的有益效果在于：
[0016] 本发明的磁性水滑石的制备方法具有生产过程简单，能耗和生产成本低等优点， 所得到的磁性水滑石有望用于难降解废水处理、电磁波吸收、磁性共振成像等领域，商业化 前景可观。与现有技术相比，本发明采用水热法双原位一步合成磁性水滑石，工艺简单，过 程容易控制，成本低，可大规模工业生产；同时，本发明合成的磁性水滑石结晶度高，产品纯 净，饱和磁化强度高。
【附图说明】
[0017]图巧本发明实施例2样品的沈Μ图片(放大倍数20000倍）；
[0018]图2为本发明实施例2样品的沈Μ图片(放大倍数40000倍）；
[0019]图3为本发明实施例1、2、3样品和水热法制备的MgAl-L畑、CoFe2〇4的X畑图谱；
[0020] 图4为本发明实施例1~6样品的磁滞回线，其中，（a)实施例1，（b)实施例2，（ C)实 施例3，（d)实施例4,（e)实施例5，（f)实施例6。
【具体实施方式】
[0021] 为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，W下实施例 仅是对本发明进行说明而非对其加 W限定。
[0022] 实施例1:
[0023] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h与化摩尔比 为l:2，Na0H与N03-摩尔比为2:1;
[0024] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh与A13+摩尔比 为2:1，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[0025] (3)将溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩尔比为1/70混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中160°C反应12h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0026] 实施例2:
[0027] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h与化摩尔比 为l:2，Na0H与N03-摩尔比为2:1;
[002引 （2)用Mg(N03)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh与A13+摩尔比 为2:1，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[0029] (3)将溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩尔比为1/50混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中160°C反应12h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0030] 实施例3:
[0031] (1)用Co(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，C〇h与化摩尔比 为l:2，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[0032] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化OH水溶液配制溶液B，Mgh与A13+摩尔比 为2:1，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[0033] (3)将溶液A和溶液B按Co2+和Mgh摩尔比为1/30混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中180°C反应12h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0034] 实施例4:
[0035] (1)用Mg(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，Mgh与化摩尔比 为l:2，Na0H与N03-摩尔比为3:1;
[0036] (2)用Zn(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化与A13+摩尔比 为2.5:1，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[0037] (3)将溶液A和溶液B按Mgh和Zn2+摩尔比为1/50混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中120°C反应1 Oh，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[003引实施例5:
[0039] (1)用Mn(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，Mn2+与化摩尔比 为1:2, NaOH与N03-摩尔比为2.5:1;
[0040] (2)用Mg(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mgh与A13+摩尔比 为3:1，NaOH与N03-摩尔比为2.5:1;
[0041 ] (3)将溶液A和溶液B按Mn2+和Mgh摩尔比为1/50混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中140°C反应14h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0042] 实施例6:
[0043] (1)用化（N03)2 · 6出0、Fe(N〇3)3 · 9出0及NaOH水溶液配制溶液A，化与Fe3+摩尔比 为1:2, NaOH与N03-摩尔比为2.5:1;
[0044] (2)用Zn(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化与A13+摩尔比 为2.5:1，NaOH与N03-摩尔比为3:1;
[0045] (3)将溶液A和溶液B按Ni2+和Zn2+摩尔比为1/30混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中160°C反应1 Oh，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0046] 实施例7:
[0047] (1)用Zn(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，化与化摩尔比 为1:2，NaOH与N(V摩尔比为1.5:1;
[004引 （2)用Cu(M)3)2 · 6出0、A1(M)3)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，化与A13+摩尔比 为2.5:1，NaOH 与N03-摩尔比为 1.5:1;
[0049] (3)将溶液A和溶液B按Zn2+和Cu2+摩尔比为1/20混合加入水热反应蓋中，放入烘箱 中160°C反应化，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[(K)加]实施例8:
[0化1] (1)用Cu(N化）2 · 6出0Je(N化）3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液A，化与化摩尔比 为l:2，Na0H与N03-摩尔比为2:1;
[0化2] (2)用Mn(N〇3)2 · 6出0、A1(N03)3 · 9出0及化0H水溶液配制溶液B，Mn2+与A13+摩尔比 为2.5:1，NaOH与N03-摩尔比为2:1;
[00对 （3)将溶液A和溶液B按Cu2+和Mn2+摩尔比为1 /100混合加入水热反应蓋中，放入烘 箱中120°C反应20h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。
[0054] 对比例
[00对 （1)磁性核NWe204纳米粉体的制备
[0化6] W儀/二价铁/Ξ价铁摩尔比为0.5:1:1的比例，称取NiS〇4 ·細2〇、FeS化· 7此0和 Fe2(S化)3 · 7出0溶于去离子水中配成混合盐溶液，称取化0田容于去离子水中配成混合碱溶 液;在氮气保护下将碱液滴入盐溶液中至pH值等于7,在水浴中40°C晶化16小时，将反应液 抽虑，用脱C〇2去离子水洗涂，再用无水乙醇洗涂，真空干燥、研磨成粉状，再于900°C、空气 氛中赔烧2小时，升溫速率10°C/分，制得磁核化化2〇4。用标准筛筛分得到较均匀粉体。
[0化7] (2)均匀大粒径磁性MgM-C〇3-LDH/Ni化2〇4的制备
[0化引称取Mg(N03)2 ·細20、A1(N03)3 · 9此0和尿素溶于去离子水中配成混合盐溶液，将 制得的NiFe204粉体加入混合盐溶液中，Mg(N03)2 · 6此0/NiFe2化摩尔比为48,揽拌混和均 匀；于100°C下恒溫晶化48小时，离屯、，洗涂，60°C干燥16小时，即得均匀大粒径磁性MgAl- C03-LDH/Ni 化 204。
[0化9] 将实施例2采用水热法双原位一步合成的样品MgA^LDH-Co化地4经扫描电镜20000 倍及40000倍放大观察，如图1、2所示，MgAl-LDH-CoFe2〇4磁性水滑石具有典型的片层状结 构，片层表面的白色点是Co化地4。
[0060]将实施例1、2、3采用水热法双原位一步合成制备的样品和采用水热法合成的 MgAl -LDH、Co化2〇4经X衍射得到的图谱如图3所示，从图3可W看出实施例1、2、3的样品结晶 度较好，产品纯净，且具有MgM-L畑和Co化2〇4的特征峰。
[0061 ] 实施例1~6样品的磁滞回线如图4所示，实施例1~8和对比例的比饱和磁化强度 见表1。通过样品的磁性能分析发现，采用水热法双原位一步合成法制备的磁性水滑石比饱 和磁化强度最大可达到20A · m2 · kg-i^上，优于对比例，完全可W满足磁分离等需要。
[0062] 表1实施例1~8和对比例样品的比饱和磁化强度一览表
[0063]
[0064] W上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种磁性水滑石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 用M(NO3)2 · 6H20、Fe(N03)3 · 9H20及NaOH水溶液配制溶液A，其中，M为Fe、Mg、Zn、Ni、 Co、Mn或Cu中的二价金属元素的一种； (2) 用Me(NO3)2 · 6H20、A1(N03)3 · 9H20及NaOH水溶液配制溶液B，其中，Me为Fe、Mg、Zn、 Ni、Co、Mn或Cu中的二价金属元素的一种； (3) 将溶液A和溶液B按M2+和Me2+摩尔比为（1/100~1/20): 1混合加入水热反应釜中，再 放入烘箱中，120~180 °C反应5~20h，冷却后水洗至中性，干燥得磁性水滑石。2. 根据权利要求1所述的一种磁性水滑石的制备方法，其特征在于:步骤（1)所述M2+与 Fe3+的摩尔比为1:2。3. 根据权利要求1或2所述的一种磁性水滑石的制备方法，其特征在于：步骤（1)所述 NaOH与N〇3-的摩尔比为（1.5~3): 1。4. 根据权利要求1所述的一种磁性水滑石的制备方法，其特征在于:步骤(2)所述Me2+与 Al3+的摩尔比为(2~3): 1。5. 根据权利要求1或4所述的一种磁性水滑石的制备方法，其特征在于：步骤（2)所述 NaOH与N〇3-的摩尔比为（1.5~3): 1。
【文档编号】C01F7/00GK105948085SQ201610256463
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】李宏林, 李英, 罗伟青, 刘帅帅, 李明玲
【申请人】巢湖学院