[发明专利]一种含钛层状双金属氢氧化物的制备方法

说明书

本发明提供了一种含钛层状双金属氢氧化物的制备方法，包括步骤：将二价金属离子氢氧化物和三价金属离子氢氧化物混合，进行球磨，得到氢氧化物混合物；之后将所得氢氧化物混合物分散于溶剂中，得到氢氧化物混合物分散液；向氢氧化物混合物分散液中加入TiCl₄，充分搅拌，得到悬浮液，之后静置老化；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥得到含钛层状双金属氢氧化物粉末。本发明的方法实验条件温和、操作简单、耗能低、污水排放少、产率高及易于产业化等。所制备产品具有高比表面积和结晶性，在催化、储能、阻燃剂、复合材料等领域具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种含钛层状双金属氢氧化物的制备方法，属于功能材料及其制备技术领域。

背景技术

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类阴离子粘土，其结构以水镁石为基础，其中部分二价阳离子被三价或四价阳离子取代，从而形成带正电的片层，阴离子插入层间维持电荷平衡。金属离子和层间阴离子的种类不同，可形成具有不同性能的LDHs。LDHs具有比表面积高，金属离子分散性好，晶粒尺寸小、组成(如阴、阳离子种类)可调、易与其它材料复合实现功能化、合成方法简单和价格低廉等优点，故在吸附剂、储能材料、电磁材料、医药载体、阻燃剂、催化剂及有机-无机杂化材料等领域展现出广阔的应用前景。

LDHs的制备方法主要包括共沉淀法、水热法和机械法等。共沉淀法是指构成LDHs层板的金属离子盐混合溶液在共沉淀剂(碱)作用下生成LDHs的方法。此法制备的LDHs结晶性高，分散性好，但存在污染水产量高和洗涤耗时长等缺点。水热法合成LDHs也具有结晶性高，分散性好等优点，但反应温度高(140℃以上)，反应时间长，能耗高。机械法是在机械力作用下，使固体物质形态、晶体结构等发生变化，并诱导发生化学变化的方法。该方法是利用球磨机的高速震动和转动使硬球对氢氧化物或者氧化物进行强烈撞击、研磨和搅拌，从而使粉末颗粒产生塑性形变和大量缺陷，降低元素的扩散激活能，进而诱发化学反应合成LDHs，但是机械法虽然工艺简单，且无污水产生，但存在反应过程较慢及反应不彻底、不均匀等缺点。例如：中国专利文件CN109179338A提供了一种一步机械球磨制备层状双金属氢氧化物的方法，包括步骤：将二价金属盐和三价金属盐置于行星式球磨机的球磨罐中，再加入氨水和研磨球，以470r/min的转速球磨2～3h，取出球磨后得到的浆液加入蒸馏水超声、离心，并于120℃真空干燥至样品恒重，研磨制得目标产物纳米层状双金属氢氧化物。

近年来，含钛无机材料受到广泛关注，含钛LDHs(Ti-LDHs)的合成也是研究热点。据报道，Ti-LDHs具有比表面积高和可回收性强等优点，有望在光催化、农药缓释和吸附等领域发挥重要作用。然而，所报道Ti-LDHs主要通过共沉淀法或水热法制备，合成方法单一，且会造成环境污染和能源浪费。例如：中国专利文件CN102784614A提供了一种含四价金属离子的层状双金属氢氧化物的制备方法，其制备采用共沉淀法，包括步骤：将金属混合盐溶液和碱溶液用蠕动泵滴加到反应容器，在搅拌下充分反应，控制反应pH在10左右，反应完毕将混合液在某温度下陈化，离心固液分离并对固体进行洗涤，最后恒温烘干后研磨即可。但是共沉淀法存在污染水产量高和洗涤耗时长等缺点。

因此，研发含钛层状双金属氢氧化物(Ti-LDHs)的绿色、简便、经济的制备方法仍具有必要性和紧迫性。为此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种含钛层状双金属氢氧化物的制备方法。本发明以金属氢氧化物、TiCl₄为主要原料，采用机械-低温水热法制备了含钛层状双金属氢氧化物(Ti-LDHs)，本发明的方法条件温和，耗能低，污水排放少，环境友好，制备过程简便，产率高，易于产业化。

本发明的技术方案如下：

一种含钛层状双金属氢氧化物的制备方法，包括步骤如下：

(1)将二价金属离子氢氧化物和三价金属离子氢氧化物混合，进行球磨，得到氢氧化物混合物；之后将所得氢氧化物混合物分散于溶剂中，得到氢氧化物混合物分散液；