专利名称：一种表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法
技术领域：
本发明属于无机纳米材料合成领域，特别涉及一种表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法。
背景技术：
多级结构微球材料的制备和应用是当前物理、化学及材料领域的研究热点和重点 之一。研究探索新的微球制备和功能化技术，发挥其结构特点，发掘其应用价值成为人们关注的焦点及主要研究方向。根据其几何结构，人们设计了多种方法制备多级结构微球材料，有模板复制法、微乳液法、模板-界面反应法、喷雾法及超声波法等。如通过模板复制法制备得到Si、Al、Ti等无机物、金属及氧化物和硫化物、大分子或高分子聚合物等。纳米颗粒与介孔材料的组装不但使纳米颗粒的诸多特性得到充分发挥，而且还产生了纳米颗粒和介孔材料本身所不具备的特殊性质。此外，该途径也成为人们设计、合成新材料、实现性能调控的有效方法，如可以通过控制纳米微粒的尺度、表面状态、内部结构特征实现对光吸收边和吸收带的位置进行大幅调节，从而获得新型介孔复合体功能材料。因此，近年来介孔材料的研究已成为化学、物理、材料学科的研究热点，同时为多学科交叉培育了新的生长点。双金属复合氢氧化物又称为水滑石(Layered Double Hydroxides,简写为LDHs)是一种典型的阴离子型层状材料，其具有层板金属元素可调，层间客体阴离子种类可调等结构优势。近年来，水滑石类材料已经在阻燃、抗紫外线老化、吸附分离等领域实现了工业应用。但是传统的合成制备水滑石的方法得到的水滑石存在易聚集，微观结构无序排列等不足，这极大的限制了其功能性的充分发挥。实现水滑石微球的可控制备不但能实现对水滑石自身性质的充分利用，而且能够发挥其特殊的结构特点。本发明对发展新型功能材料和实现材料性能的充分利用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法。本发明的技术方案是在乙二醇溶液中，以表面活性剂为导向剂，以二价、三价金属盐溶液为原料，在碱性环境下进行水热反应得到水滑石的纳米微球。其中，通过调变表面活性剂的含量实现水滑石微球由实心结构到蛋黄式结构再到空心结构的调变。本发明所述的表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法的具体步骤如下将O. 1-0. 4g的二价金属硝酸盐、O. 1-0. 5g的三价铁盐和O. 2-1. Og的表面活性剂加到10-30ml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将O. 1-0. 2g的氢氧化钠加入到10_30ml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在120-160°C下晶化12-24小时，用无水乙醇离心洗涤，50-80°C干燥6-12小时，得到分散均匀的水滑石微球。所述的二价金属硝酸盐选自Mg (NO3) 2、Co (NO3) 2、Ni (NO3)2中的一种。
所述的三价铁盐为FeCl3、Fe (NO3) 3、Fe2 (SO4)3中的一种。所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基磺酸钠。上述表面活性剂加入量为O. 2-0. 4g时，得到的水滑石微球为实心结构。上述表面活性剂加入量为O. 5-0. 7g时，得到的水滑石微球为蛋黄式结构。上述表面活性剂加入量为O. 8-1. Og时，得到的水滑石微球为空心结构。本发明首次实现了内部结构可调的磁性水滑石微球的制备，得到的水滑石微球具有磁性、且内部微观结构可调，本发明拓展了水滑石类材料的制备方法及应用领域，得到的多级结构微球在药物靶向运输、高性能催化载体材料等方面具有重要的应用前景。这种内 部结构可调的纳米微球在吸附分离、催化等领域具有重要的应用价值。
图I是本发明实施例I得到的多级结构水滑石微球的投射电镜照片。图2是本发明实施例I得到的多级结构水滑石微球的扫描电镜照片。图3是本发明实施例I得到的多级结构水滑石微球的XRD谱图；横坐标为2 Θ，单位度；纵坐标为强度。图4是本发明实例I得到的多级结构水滑石微球的红外谱图；横坐标为波数，单位^nT1 ;纵坐标为透过率。
具体实施例方式实施例II).实心MgFe水滑石微球的制备将O. 396g的硝酸镁、O. 18g的三氯化铁和O. 3g的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的核壳式水滑石微球。2).蛋黄式MgFe水滑石微球的制备将O. 396g的硝酸镁、O. 18g的三氯化铁和O. 6g的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的蛋黄式水滑石微球。3).空心式MgFe水滑石微球的制备将O. 396g的硝酸镁、O. 18g的三氯化铁和I. Og的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的空心式水滑石微球。实施例2I).实心NiFe水滑石微球的制备将O. 317g的硝酸镍、O. 12g的三氯化铁和O. 3g的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的核壳式水滑石微球。2).蛋黄式NiFe水滑石微球的制备将O. 317g的硝酸镍、O. 12g的三氯化铁和O. 6g的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的蛋黄式水滑石微球。3).空心式NiFe水滑石微球的制备将O. 317g的硝酸镍、O. 12g的三氯化铁和I. Og的十二烷基磺酸钠加到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将0. 16g的氢氧化钠加入到IOml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液；把B溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在160°C下晶化24小时，用无水乙醇离心洗涤，60°C干燥10小时，得到分散均匀的空心式水滑石微球。
权利要求
1.一种表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法，其特征在于，其具体步骤 如下 将O. 1-0. 4g的二价金属硝酸盐、O. 1-0. 5g的三价铁盐和O. 2-1. Og的表面活性剂加到10-30ml的乙二醇中，搅拌均匀，标为A溶液；将O. 1-0. 2g的氢氧化钠加入到10_30ml的乙二醇中，搅拌均匀，标为B溶液JEB溶液倒入A溶液中搅拌均匀，然后在120-160°C下晶化12-24小时，用无水乙醇离心洗涤，50-80°C干燥6_12小时，得到分散均匀的水滑石微球。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的二价金属硝酸盐选自Mg(N03)2、Co (NO3) 2、Ni (NO3)2 中的一种。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的三价铁盐为FeC13、Fe (NO3) 3、Fe2 (SO4) 3 中的一种。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基磺酸钠。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂加入量为O.2-0. 4g时，得到的水滑石微球为实心结构。
6.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂加入量为O.5-0. 7g时，得到的水滑石微球为蛋黄式结构。
7.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂加入量为O.8-1. Og时，得到的水滑石微球为空心结构。
全文摘要
本发明公开了属于无机纳米材料合成领域的一种表面活性剂导向下制备多级结构水滑石微球的方法。其制备方法为在乙二醇溶液中，以表面活性剂为导向剂，以二价、三价金属盐溶液为原料，在碱性环境下进行水热反应得到水滑石的纳米微球。其中，通过调变表面活性剂的含量实现水滑石微球由实心结构到蛋黄式结构再到空心结构的调变。本发明得到的水滑石微球具有磁性、且内部微观结构可调，本发明拓展了水滑石类材料的制备方法及应用领域，得到的多级结构微球在药物靶向运输、高性能催化载体材料等方面具有重要的应用前景。这种内部结构可调的纳米微球在吸附分离、催化等领域具有重要的应用价值。
文档编号B01J13/02GK102897844SQ20121039472
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者卫敏, 邵明飞, 宁凡雨, 段雪 申请人:北京化工大学