一种垂直排列双金属水滑石纳米片的制备方法与流程

本发明涉及一种水滑石纳米片的制备方法，具体涉及一种垂直排列双金属水滑石纳米片的制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术：

水滑石的结构由源于pyroaurite-结构。

pyroaurite-的结构是以阳离子为中心形成由六个氧原子作为氢氧化物配位的三八面水镁石型层。在水滑石结构中，某些二价金属离子被同构三价金属离子取代，得到净正电荷的金属氢氧化物层。金属氢氧化物层堆叠在彼此的顶部，层间由水分子和电荷补偿阴离子组成。水滑石作为阴离子交换剂，吸附剂，催化剂，在化工，能源以及环境领域有诸多应用。

目前水滑石的合成有如下几个专利【程志林,马群,于海斌,成宏,姜雪丹，一种水滑石型层状氢氧化物的生产方法，发明专利申请号:CN 1962453 A。】【陈光文,杨梅,任明月，一种纳米类水滑石的制备方法，发明专利申请号:CN 104709931 A】【盛仲夷,周雪琴,谢松桂,毛明忠，一种有机水滑石及其制备方法，发明专利申请号:CN 102153781 B】。另外，水滑石的应用仅在光催化分解水制备氢气方面有相关的专利，【卫敏,赵宇飞,陈鹏允,李杰,段雪，基于光催化分解水制备氢气的水滑石光催化剂及其制备方法，发明专利申请号:CN102489323 B】。研究发现，水滑石的反应活性位点在其二维纳米片的边缘，上述专利所提到的水滑石合成形貌不均匀，而且都无法将二维纳米片边缘的活性位点暴露，其反应活性将十分低下。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的缺陷，而提供一种工艺简单，可以根据需要制备基于任何金属的垂直排列双金属水滑石纳米片。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种垂直排列双金属水滑石纳米片的制备方法，所述水滑石纳米片制备方法是以三维石墨烯泡沫，多孔碳泡沫，或者多孔金属泡沫为导电基体，通过改变金属盐前驱体浓度，在不同温度下利用水热反应进行双金属水滑石的结晶。

优选的，所述制备方法以铁镍水滑石纳米片的制备为例，具体包括以下操作步骤：

(1)将硝酸镍，硝酸铁，尿素溶解于适量水中，并将其转移至水热反应釜中；

(2)将所述导电基体浸入水热反应釜的反应溶液中；

(3)通过控制上述反应液占反应釜的体积比、温度以及反应时间获得不同形态的垂直排列双金属水滑石纳米片。

优选的，通过上述制备步骤制备的纳米片大小为3～5μm，厚度为50nm。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的垂直排列双金属水滑石纳米片的制备方法，工艺简单，容易批量生产，适用行强，可以根据需要制备不同反应活性的基于任何金属的垂直排列双金属水滑石纳米片。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1为实施例1的以三维石墨烯泡沫为基体生长的垂直排列铁镍双金属水滑石纳米片的低分辨率SEM图像；

图2为实施例1的以三维石墨烯泡沫为基体生长的垂直排列铁镍双金属水滑石纳米片的高分辨率SEM图像。

图3为实施例5的以三维石墨烯泡沫为基体生长的垂直排列铁镍双金属水滑石纳米片的低分辨率SEM图像。

图4为实施例5的以三维石墨烯泡沫为基体生长的垂直排列铁镍双金属水滑石纳米片的高分辨率SEM图像。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出一种能大批量制备垂直排列双金属水滑石纳米片的简易方法，以三维石墨烯泡沫，多孔碳泡沫，或者多孔金属泡沫为导电基体，通过改变金属盐前驱体及其浓度，在不同温度下利用水热反应进行双金属水滑石的结晶。

具体制备操作步骤以铁镍水滑石纳米片的制备为例:

(1)将硝酸镍，硝酸铁，尿素溶解于适量水中，并将其转移至水热反应釜中；

(2)将导电基体(三维石墨烯泡沫，多孔碳泡沫，或者多孔金属泡沫)浸入水热反应釜的反应溶液中；

(3)控制反应液占反应釜体积比、温度以及反应时间获得不同形态的垂直排列双金属水滑石纳米片。

如附图1、2、3、4所示分别为上述实施例所采用的参数控制下的以三维石墨烯泡沫为基体生长的垂直排列铁镍双金属水滑石纳米片的高分辨率SEM图像。

本发明的范围包括在其他非导电基体上垂直排列双金属水滑石纳米片的生长，也包括采用不同金属盐前驱体以及不同浓度。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。