专利名称：一种铜铝类水滑石的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铜铝类水滑石的制备方法。
背景技术：
水滑石是类似于水镁石Mg(OH)2的阴离子层状结构的无机材料，它由金属离子和六个羟基构成的八面体共边组成了层板，在其层板间可掺杂阴离子或水分子，结构通式为M2YxM' (OH) 2Anx_x/n. mH20，其中M为金属元素，其可以是三价也可以是二价的金属离子；A为层间阴离子，X为Μ3+/(Μ2++Μ3+)，一般在O. 2、. 33之间。我们可以通过调配二价和三价金属阳离子的比例来控制层板的电荷密度，从而控制层间阴离子的数量，并得到我们所需要的水滑石。除此之外层间阴离子的可交换性，也为我们提供制备不同性能的超分子层状材料方法。正是由于水滑石本身具有的碱性、层板上阳离子的可调配性、层间阴离子可交换性使得水滑石在许多方面得以应用，如可以作为环境污染物清除剂、催化剂灭火剂、除酸齐U、酸吸收剂、卤素吸收剂、阻燃剂、辅助助燃剂、增加聚合物耐热稳定性促进剂、酸中和剂、υν阻断剂、隔热剂耐氯剂。水滑石的制备方法有很多，有共沉淀法、成核晶化隔离法、溶胶-凝胶法、水热合成法、电合成法、焙烧复合氧化物复原法、离子交换法。最常用也是最早实现工业化的是共沉淀法，例如陈慧琴等[CuAl水滑石的合成及其催化活性，合成化学，2007年第15卷第2期，233-235页]以硝酸铝和硝酸铜为原料采用共沉淀法制备得到了碳酸根离子柱撑CuAl水滑石，由于Cu2+导致了明显的Jahn-Teller效应，难以得到结晶度良好的产物。庞秋云[铜铝类水滑石的制备及吸附性能研究，曲阜师范大学硕士学位论文，2009年4月]以氯化铜和硝酸铝为原料采用水热法制备得到了铜铝类水滑石，水热法制备的水滑石可以基本区分出为六边形片状结构，但是团聚现象较严重。这是由于CuAl类水滑石稳定性要比MgAl类低，晶体生长过程中的高温高压条件导致少量CuO晶体偏析。
综上，在现有的制备铜铝水滑石的方法中，所用的铜源大多为金属盐，更多的是含多个结晶水的金属盐，当需要合成大量的水滑石时，所需的金属盐的量就比较大，使得成本高，原子利用率较低，不适于工业化生成。并且水热法还存在制得的铜铝水滑石质量不高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜铝类水滑石的制备方法，该方法所用的原料廉价易得，而且原子转化率高，可以降低工业化成本。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案一种铜铝类水滑石的制备方法，所述制备方法按照下列步骤进行(I)按Cu :A1摩尔比2:1称取铜源和氯化铝，所述的铜源为氧化铜或氢氧化铜，在反应容器中溶于去离子水配成混合液，所得混合液于3(T40°C恒温加热搅拌至氧化铜或氢氧化铜全部溶解(即溶液颜色变蓝);(2)调节步骤(I)得到的溶液pH值，使之不高于8，继续在3(T40°C下反应2 4h ；(3)将步骤(2)反应后的浆液在3(T40°C下恒温晶化12 24h ；(4)将步骤(3)晶化后的反应液过滤、洗涤、干燥、研磨，得到铜铝类水滑石。本发明所述制备方法中，步骤(I)中的合成温度、步骤(2)中的pH值、步骤(3)中的晶化温度等是影响水滑石结构的关键因素。 所述步骤(I)中，所述去离子水的用量以氯化铝的质量计为5 15mL/g。。所述步骤(2)中，溶液pH值不能高于8，若pH过高，会使铜源全部变成CuO，溶液变黑，难以溶解，优选调节溶液pH值至7. 5 8。本发明可使用氢氧化钠溶液调节溶液pH值，可使得产品结晶度较好，且晶相单一。所述步骤(3)中，干燥温度为3(TlO(TC，干燥时间为12 24小时。本发明制得的铜铝类水滑石，可用作酸吸收剂、卤素吸收剂等。与现有技术相比，本发明的有益效果在于I)本发明铜源廉价易得，能够大量合成所需的水滑石，原子利用率高，可以降低工业化成本。2)本发明通过对反应条件(尤其是溶液pH值)的优化，获得了结晶度较好，且晶相单一的铜铝类水滑石。
图I是实施例5制得的铜铝类水滑石的XRD图。从图中可知，所合成的铜铝水滑石具备有水滑石的层状衍射特征和晶型结构，在2 Θ值较低处有尖而强的衍射峰，该峰对应于003晶面，说明了层状结构的存在，谱图中峰型尖而窄说明了结晶度较好，且晶相单一。图2是实施例3制得的铜铝类水滑石的XRD图。006面峰的强度明显高于003面峰的强度，晶型明显没有图I的好。图3是实施例6制得的铜铝类水滑石的XRD图。对比图I可以明显的发现其除了水滑石的特征峰外，还有其他说明还有其他的杂质存在，晶相不单一。
具体实施例方式下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此实施例一称取6g的AlCl3和4. 9g的Cu(OH)2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成混合液。在30°C下恒温电动搅拌。30分钟左右溶液变蓝。测其pH=3，继续搅拌反应3h，然后在30°C下晶化24h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入40°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。实施例二称取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成混合液。在35°C下恒温电动搅拌，30分钟左右溶液变蓝。称取5g的NaOH，溶于50ml的去离子水中，配成O. lg/ml溶液，并将其部分加入上述蓝色溶液中，调节pH=6，继续搅拌反应3h然后在35°C下晶化18h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入40°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。实施例三称取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成混合液。在35°C下恒温电动搅拌，30分钟左右溶液变蓝。称取5g的NaOH，溶于50ml的去离子水中，配成O. lg/ml溶液，并将其部分加入上述蓝色溶液中，调节pH=6，继续搅拌反应3h然后在40°C下晶化20h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD图如图2所示。实施例四称取6g的AlCl3和4. 9g的Cu (OH)2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成 混合液。在40°C下恒温电动搅拌。30分钟左右溶液变蓝。称取5g的NaOH，溶于50ml的去离子水中，配成O. lg/ml溶液，并将其部分加入上述蓝色溶液中，调节pH=6，继续搅拌反应3h然后在40°C下晶化20h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入100°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末。实施例五称取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成混合液。在35°C下恒温电动搅拌，30分钟左右溶液变蓝。称取5g的NaOH，溶于50ml的去离子水中，配成O. lg/ml溶液，并将其部分加入上述蓝色溶液中，调节pH=8，继续搅拌反应3h然后在35°C下晶化20h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD图如图I所示。实施例六称取6g的AlCljP 4. 9g的Cu (OH) 2于三口烧瓶中溶于50ml的去离子水中，配成混合液。在35°C下恒温电动搅拌，30分钟左右溶液变蓝。称取5g的NaOH，溶于50ml的去离子水中，配成O. lg/ml溶液，并将其部分加入上述蓝色溶液中，调节pH=9，继续搅拌反应3h然后在40°C下晶化20h，后抽滤，并用去离子水洗涤3次，然后放入60°C干燥箱中烘干24h后，研磨，即得Cu/Al水滑石粉末，其XRD图如图3所示。
权利要求
1.一种铜铝类水滑石的制备方法，其特征在于所述制备方法按照下列步骤进行 (1)按Cu:A1摩尔比2:1称取铜源和氯化铝，所述的铜源为氧化铜或氢氧化铜，在反应容器中溶于去离子水配成混合液，所得混合液于3(T4(TC恒温加热搅拌至氧化铜或氢氧化铜全部溶解，即溶液颜色变蓝； (2)调节步骤(I)得到的溶液pH值，使之不高于8，继续在3(T40°C下反应2 4h； (3)将步骤(2)反应后的浆液在3(T40°C下恒温晶化12 24h； (4)将步骤(3)晶化后的反应液过滤、洗涤、干燥、研磨，得到铜铝类水滑石。
2.如权利要求I所述的铜铝类水滑石的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，调节溶液pH值至7. 5 8。
3.如权利要求2所述的铜铝类水滑石的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，使用氢氧化钠溶液调节溶液PH值。
4.如权利要求f3之一所述的铜铝类水滑石的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中，干燥温度为3(TlO(rC，干燥时间为12 24小时。
全文摘要
本发明公开了一种铜铝类水滑石的制备方法，所述制备方法按照下列步骤进行(1)按CuAl摩尔比2:1称取铜源和氯化铝，所述的铜源为氧化铜或氢氧化铜，在反应容器中溶于去离子水配成混合液，所得混合液于30~40℃恒温加热搅拌至氧化铜或氢氧化铜全部溶解，即溶液颜色变蓝；(2)调节步骤(1)得到的溶液pH值，使之不高于8，继续在30~40℃下反应2~4h；(3)将步骤(2)反应后的浆液在30~40℃下恒温晶化12~24h；(4)将步骤(3)晶化后的反应液过滤、洗涤、干燥、研磨，得到铜铝类水滑石。本发明方法所用的原料廉价易得，而且原子转化率高，可以降低工业化成本。
文档编号C01G3/00GK102659164SQ20121015090
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者倪哲明, 杨超鸿, 王力耕, 胡军, 袁庭, 郑逸凡 申请人:浙江工业大学