[发明专利]一种二元类水滑石的清洁制备方法

说明书

本发明提供了一种二元类水滑石清洁制备方法，该方法以具有较高反应活性的不溶性二价金属氢氧化物M²⁺(OH)₂和三价金属氢氧化物N³⁺(OH)₃及其对应的多种可溶性盐M_n²⁺A₂^n‑或N_n³⁺A₃^n‑为原料直接合成阴离子类型的二元类水滑石，所有原料全部转化为产品，无任何副产品产生，最终产物无需清洗即可干燥，实现了类水滑石的清洁生产。该方法以水滑石层间阴离子和层板阳离子对应的可溶性盐为原料制备水滑石，原料来源广泛，反应条件相对简单、易于控制，适用于多种类型类水滑石的清洁生产。本发明解决了现有类水滑石清洁技术所存在的反应条件较为复杂，不易控制、产物较为单一问题，产品市场前景广阔。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域。具体涉及二元类水滑石的清洁制备领域。

背景技术

类水滑石是一种层状超分子复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)，它由金属阳离子、氢氧根离子构成的层板和阴离子、结晶水构成的层间组成，其化学组成可以用通式[M_1-x²⁺N_x³⁺(OH)₂](A^n-)_x/n·mH₂O表示。式中，M²⁺、N³⁺为层板金属阳离子，A^n-为层间阴离子，x为N³⁺/(M²⁺+N³⁺)的摩尔比值，m为层间结晶水的数量。由于类水滑石的阴、阳离子的种类及二价和三价阳离子的摩尔比可在很大范围内调变，因此形成了一大类结构相似的超分子层状功能材料族群，广泛应用于化工、建材、环保等多个领域。

类水滑石的制备方法主要有共沉淀法、成核—晶化隔离法、水热合成法、焙烧还原法等。目前，工业上应用最广泛的方法为共沉淀法，该方法以构成类水滑石层板的金属阳离子混合溶液在碱性条件下发生共沉淀，其中在金属离子混合溶液或碱溶液中含有合成类水滑石所需的阴离子基团，将沉淀物在一定条件下晶化即可制得产物。虽然该方法可以以较低的成本大批量制备类水滑石，但有一个重大缺陷，即每生产一吨类水滑石产品要副产约2吨利用价值不高的钠盐，这些钠盐通常存在于清洗水中，不仅处理成本很高，也会对环境造成污染。因此，科研工作者一直致力于寻求对环境友好的类水滑石清洁生产工艺技术。

中国专利CN 1994888A，“一种层状复合金属氢氧化物的清洁制备方法”公开了一种以金属氢氧化物、CO₂或A^n-对应的酸为原料制备类水滑石的方法，该方法所有原料全部转化为目标产品，原子经济性为100％。该方法为气液固三相反应，反应条件较为复杂、不易控制，且只能用于碳酸根型类水滑石的制备。

中国专利CN 102701241 A“一种层状复合金属氢氧化物的清洁制备方法”公开了一种以金属氢氧化物、碱式碳酸盐或碳酸盐为原料制备类水滑石的方法，所有原料均参与反应并生成目标产物，无任何副产品产生。该方法原料来源较为单一(只能使用碳酸盐或碱式碳酸盐)，且只能用于碳酸根型类水滑石的制备。

针对现有的类水滑石生产工艺的不足，本发明提出了一种原料来源广泛、反应条件温和、产物类型丰富的二元类水滑石清洁制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种二元类水滑石清洁制备方法，该方法以水滑石层间阴离子和层板阳离子对应的可溶性盐为原料制备水滑石，原料来源更为广泛，反应条件相对简单、易于控制，适用于多种类型类水滑石的清洁生产。