[发明专利]一种在溶剂中大量层离层状双氢氧化物的方法

说明书

本发明公开了一种在溶剂中大量层离层状双氢氧化物(LDH)的方法，所述方法，包括：选用二价金属阳离子和三价阳离子的硝酸盐，氢氧化钠和十二烷基的表面活性剂，在pH＝10.0下，持续搅拌后，离心洗涤后鼓风烘干，合成有机改性的LDH的粉末；将一定量的LDH粉末研磨后，加入含六圆环的醇中，震荡搅拌后超声，获得LDH稳定层离在溶剂醇中的胶态悬浮液；本发明通过系统地考察层间阴离子与溶剂间相互作用对LDH层离性的影响，从而得到了一种层离LDH的方法；这种方法使用常见易得、环境友好的温和溶剂，与层间离子匹配，同时使用常见的阴离子表面活性剂改变层间的化学环境，可实现LDH大量层离，形成的层离液体系本身稳定。

技术领域

本发明属于二维纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种在溶剂中大量层离层状双氢氧化物的方法。

背景技术

层状无机物如果在溶剂中发生层离，就可以形成厚度为纳米级尺寸的片层。这样的纳米片层不但长径比高，且具有大量的表面和界面原子。作为各向异性的二维纳米构筑基元，层离在溶剂中的纳米片层再经过静电沉积、吸附凝聚或L-B技术等过程，能形成纳米多层膜、核－壳纳米结构以及纳米复合物等多种功能和结构材料。广泛作为催化、电学、磁学、光学和力学材料使用。

层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一类特殊的层状无机物。LDH的独特之处在于：①LDH是唯一的一族阴离子粘土，即片层带正电荷，层间是阴离子；而且片层组成是混合金属氢氧化物八面体的单层，具有高韧性和高长径比；②LDH是可通过调节金属阳离子种类、比例以及层间阴离子种类而获得的性能各异的一族层状材料，适用范围广；③LDH的合成方法简单且环境友好，具有生物相容性，在食品包装和医药等领域的应用潜力巨大。

2012年，牛津大学的研究者在杂志Chemical Reviews上发表文章总结了关于双氢氧化物纳米片层的合成和应用的研究进展，在结论中强调了“当前，从没有团聚的溶剂分散状态中获得层离的单独的LDH纳米片层仍然是巨大的挑战”[Chemical Reviews,2012,112(7),4124-4155]。总的看来，目前已经发现可层离LDH的方法主要是使用沸腾的丁醇、丙烯酸酯类聚合物单体、甲苯和甲酰胺等溶剂。

这些方法还不能避免有毒溶剂以及高沸点的强极性溶剂的使用，后者将在层离之后的材料制备过程中很难完全脱除，甚至可能会发生化学反应产生副产物。并且，目前的层离液体系还存在层离量小及不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在溶剂中大量层离层状双氢氧化物的方法，旨在解决目前的层离方法还不能避免有毒溶剂以及高沸点的强极性溶剂的使用，有毒溶剂以及高沸点的强极性溶剂在层离之后的材料制备过程中很难完全脱除，甚至可能会发生化学反应产生副产物；并且，目前的层离液体系还存在层离量小及不稳定的问题。

本发明是这样实现的，一种在溶剂中大量层离层状双氢氧化物的方法，所述在溶剂中大量层离层状双氢氧化物的方法，具体步骤包括：

步骤一，制备层间有机改性的LDH：选用二价金属阳离子和三价阳离子的硝酸盐，氢氧化钠和十二烷基的表面活性剂，在pH＝9.0～10.0下，70℃～75℃经24小时持续搅拌后，离心洗涤后75℃下鼓风烘干，合成有机改性的LDHs的粉末；

步骤二，层离LDH：将0.01g～0.1g的LDHs粉末研磨后，加入10ml含六圆环的醇中，震荡搅拌后超声10分钟，获得LDHs稳定层离在溶剂醇中的胶态悬浮液。

进一步，步骤一中的改性剂种类为十二烷基硫酸钠SBS、十二烷基磺酸钠SDS或十二烷基苯磺酸钠SDBS中的一种。

进一步，步骤一中的合成方法采用双金属离子恒定pH共沉淀法。

进一步，步骤一中的双金属离子种类为镁铝、锌铝、镍铝和钴铝，所形成的双氢氧化物中二价金属与三价金属离子的摩尔比范围是2.5：1～3.5：1。