[发明专利]以蛋壳为原料制备水滑石的方法

说明书

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。

A.V.Radha等人以硝酸钙和硝酸铝为原料并用氢氧化钠调节pH，采用共沉淀的方法合成了钙铝水滑石(A.V.Radha，P.Vishnu Kamath，C.Shivakumara，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 Sánchez-Cantú，Enrique Lima，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。

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—蛋壳。