专利名称：以蛋壳为原料制备水滑石的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种水滑石的制备方法。
背景技术：
水滑石(LDHs)的特殊结构赋予其多样化的物理化学性质，使其在催化、插层、药 物缓释、电流变材料、阻燃、污水处理、功能发光材料及半导体等领域显示出广阔的应用前 景。但由于在传统的水滑石制备过程中需要消耗大量的可溶性二价和三价盐、氢氧化钠以 及提供层间阴离子的钠盐而不利于实际生产，所以水滑石在实际的生产、生活中应用较少。Α. V. Radha等人以硝酸钙和硝酸铝为原料并用氢氧化钠调节pH，采用共沉淀的 Tj ^^S^J Ii in7jc ^ (Α. V. Radha, P. Vishnu Kamath, C. Shivakumar a, Solid State Sciences. 1180, 7 (2005)) Kristy L. Erickson等人利用尿素法制备碳酸根插层的锌铝水 滑石，将摩尔浓度比为2 1的氯化锌和氯化铝溶液中加入一定量的尿素，利用尿素分解的 产物所提供的碱性条件和碳酸根合成水滑石(Kristy L. Erickson, Thor E. Bostrom, Ray L. Frost,Materials Letters. 226，59 (2005))。J. Olanrewaju 等人用氨水提供碱性环境合 成水滑石，其主要合成方法是在不同的温度下，将氨水分别加入到不同摩尔比的硝酸镁和 硝酸铝溶液中反应、过滤、洗涤、干燥制得水滑石。在该实验中，用氢氧化钠提供碱性环境和 用微波辅助作为合成方法也被引用作对比试验(J. Olanrewaju, B. L. Newalkar, C. Mancino, S. Komarneni，Materials Letters. 307, (45)2000)。Feng Yang 等人将三氧化二铝薄膜加 入到含有六甲基四氨和硝酸锌的溶液中，在薄膜表面原位生长的水滑石，在这个过程中六 甲基四氨提供所需的碱性环境(Feng Yang, Bo Yu Xie，Jing Zhi Sun, Jia Ke Jin, Mang Wang, Materials Letters. 1302,62(2008))。综上所述，水滑石的制备过程主要可以分为以下几步首先，配置含有一定摩尔 比的二价和三价金属盐溶液；然后在碱性环境中使金属离子沉淀；再利用不同的辅助手段 来提高其结晶度；最后，反复过滤、洗涤、干燥即制得水滑石。这些方法虽然可以得到所需 的水滑石，但由于在制备过程中添加的金属盐和碱成本较高，这间接提高了水滑石的生产 成本而使其在实际的生产应用中受到了限制(Kok-Hui Goh, Teik-Thye Lim, ZhiliDong, Water Research. 1343,42(2008) ；Jaime S. Valente, Manuel Sanchez-Cantii, Enrique Lima,Franpois Figueras, Chem. Mater. 5809-5818,21(2009) ；S. K. Sharma,P. K. Kushwaha, V. K. Srivastava, S. D. Bhatt, R. V. Jasra, Ind. Eng. Chem. Res. 46 (14)，4856 (2007))。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、成本低且利于实际生产的以蛋壳为原料制备水 滑石的方法。本发明的目的是这样实现的(1)将表面清洗干净的蛋壳在313-393K温度下干燥l-12h后在573-1273K温度下 焙烧l_12h，制得焙烧产物；
(2)按照焙烧产物0. 56-2. 24g加入蒸馏水20_50mL的比例将焙烧产物加入蒸馏水 中，搅拌5-lOOmin，与含有20-50mL三价金属离子的盐溶液混合，得到Ca与三价金属离子的 摩尔比为5 1-2 1的反应液；(3)反应液反应0. 5-48h后，过滤、干燥即得水滑石产物。所述的蛋壳是鸡蛋壳、鸭蛋壳或鹅蛋壳及其它们的混合物。所述三金属离子为Al3+、Fe3+或Cr3+及其它们的混合物。本发明针对已有的水滑石制备方法中存在的问题，提供了一种以蛋壳为原料制备 水滑石的方法，该方法是一种简单的、低成本的且利于实际生产的水滑石制备方法。本方法 在水滑石的制备过程中不需添加NaOH、氨水等原料提供碱性环境、不需添加钠盐提供插层 阴离子，且组成水滑石所需的二价金属离子全部来自生活废料一蛋壳。制得的水滑石层板上的二价金属离子钙全部来源于蛋壳。水滑石制备过程中所需 的碱性环境是由蛋壳焙烧产物中的CaO水解提供的。可以采用水热法、共沉淀法、微波辅助 合成、超声辅助合成等。其层间阴离子可以是氯离子、硝酸根离子、碳酸根离子、硫酸根等 无机阴离子，还可以是柠檬酸、草酸等有机阴离子。
图1为制得的水滑石的原位XRD图。图2为制得的水滑石的FT-IR图。
具体实施例方式下面举例对本发明做更详细地描述实施例1:将表面清洗干净的新鲜的蛋壳在353K下干燥Ih后移入马弗炉中，在1173K下焙 烧lh。将一定量所获得的焙烧产物加少量蒸馏水搅拌30min后与含有AlCl3金属离子的盐 溶液20mL混合，即得反应液(其中Ca/Al摩尔比4 1)。将反应液反应2h后过滤、洗涤， 在353K下干燥，既制得水滑石。实施例2:改变焙烧鸡蛋壳与AlCl3的摩尔比，其它实验条件同实施例1，可制得不同Ca/Al 摩尔比的水滑石材料。实施例3:将实施例1中的AlCl3改变为Al (NO3) 3> Al2 (SO4) 3可以得到不同阴离子插层的水滑石。实施例4 将实施例1的中的AlCl3改变为FeCl3、CrCl3可以得到含有不同金属离子的水滑石。实施例5 将实施例1中的AlCl3用两种或多种盐代替可以获得三元或多元水滑石。
权利要求
一种以蛋壳为原料制备水滑石的方法，其特征是(1)将表面清洗干净的蛋壳在313 393K温度下干燥1 12h后在573 1273K温度下焙烧1 12h，制得焙烧产物；(2)按照焙烧产物0.56 2.24g加入蒸馏水20 50mL的比例将焙烧产物加入蒸馏水中，搅拌5 100min，与含有20 50mL三价金属离子的盐溶液混合，得到Ca与三价金属离子的摩尔比为5∶1 2∶1的反应液；(3)反应液反应0.5 48h后，过滤、干燥即得水滑石产物。
2.根据权利要求1所述的以蛋壳为原料制备水滑石的方法，其特征是所述的蛋壳是 鸡蛋壳、鸭蛋壳或鹅蛋壳及其它们的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的以蛋壳为原料制备水滑石的方法，其特征是所述三金 属离子为Al3+、Fe3+或Cr3+及其它们的混合物。
全文摘要
本发明提供的是一种以蛋壳为原料制备水滑石的方法。将蛋壳在313-393K温度下干燥1-12h后在573-1273K温度下焙烧1-12h，制得焙烧产物；按照焙烧产物0.56-2.24g加入蒸馏水20-50mL的比例将焙烧产物加入蒸馏水中，搅拌5-100min，与含有20-50mL三价金属离子的盐溶液混合，得到Ca与三价金属离子的摩尔比为5∶1-2∶1的反应液；反应液反应0.5-48h后，过滤、干燥即得水滑石。本发明是一种简单的、低成本的且利于实际生产的水滑石制备方法。不需添加NaOH、氨水等原料提供碱性环境、不需添加钠盐提供插层阴离子，且组成水滑石所需的二价金属离子全部来自蛋壳。
文档编号B09B3/00GK101979309SQ20101027091
公开日2011年2月23日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者刘琦, 宋大雷, 张密林, 景晓燕, 李松南, 殷翠如, 王君, 葛兰 申请人:哈尔滨工程大学