水滑石制备方法研究进展

/水滑石制备方法讨论进展自然存在的水滑石是镁、铝的羟基碳酸化合物，又被称为双金属氢氧化物或阴离子性黏土，它是一种典型的层状阴离子型化合物。天然存在的水滑石大都是镁铝水滑石，其层间阴离子重要为CO32—。天然的镁铝水滑石活着界范围内特别有限，因而镁铝水滑石的工业化生产和应用引起了国内外讨论者的紧密关注。镁铝水滑石具有独特的结构特性、构成及优良的催化性能，因而具有很多的功能特性，可作为催化材料、分别与吸附材料、离子交换剂、光电磁功能材料等应用于多个领域，其制备与合成方法也自然成为近些年国内外讨论的热点。目前，镁铝水滑石的合成方法较多，其中，常用的重要包括共沉淀法、水热合成法、离子交换法、微波辐射法等。1.共沉淀法共沉淀法是制备镁铝水滑石最常用的方法。该法是在肯定温度和pH条件下，将可溶性铝盐和镁盐与沉淀剂混合在一起使之反应，生成胶状的沉淀物，静置、晶化、过滤、洗涤得到目标产物。共沉淀的基本条件是达到过饱和状态，一般是通过调整反应体系的pH来充足，使pH高于或至少等于反应体系中最易溶金属氢氧化物的沉淀pH。依据沉淀条件不同，共沉淀法可分为单滴法、双滴法、成核/晶化隔离法和尿素分解法等。1.1单滴法单滴法是将含有构成镁铝水滑石层板金属离子的混合盐溶液在猛烈搅拌下逐滴加入到含有镁铝水滑石层间阴离子的碱溶液中，再于肯定的温度下晶化一段时间。滴加过程中体系pH持续变化，镁铝水滑石在高过饱和状态下进行成核和生长，所以该法也称为pH值法或高过饱和度法。1.2双滴法双滴法是将含有构成镁铝水滑石层板金属离子的混合盐溶液和含有镁铝水滑石层间阴离子的碱溶液通过掌控滴加速度缓慢滴加到搅拌容器中，反应体系的pH一般是通过调整碱溶液的滴加速度来掌控。该方法通过调整溶液浓度和掌控滴加速度使水滑石的成核和生长过程始终处于低过饱和状态下，所以该法被称为恒pH值法或低过饱和度法。1.3成核/晶化隔离法该法是将含有构成镁铝水滑石层板金属离子的混合盐溶液和含镁铝水滑石层间阴离子的混合碱溶液加入到全返混旋转液膜成核反应器中混和，猛烈搅拌，在转子和定子夹缝间的高剪切力作用下快速形成镁铝水滑石晶核，再将浆液在肯定温度下晶化，使晶核成长。该法的优点是可以制备出纳米结构的水滑石，因此备受讨论者青睐。2.水热合成法水热合成法是在密闭体系中，将含有构成镁铝水滑石层板的金属离子的难溶性氧化物或者氢氧化物，与碱溶液在高温高压条件下进行水热处理而得到目标水滑石的一种方法。水热法制备镁铝水滑石在国内外的应用也是比较广泛，这种方法的反应条件是高温高压，使得非结晶的沉淀物质由无定形状态变化成为高结晶度的镁铝水滑石晶体，提高了晶体的完整度。此方法对环境污染少，工艺简单，成本较低，是一种极具进展前景的合成方法。3.离子交换法离子交换法是以易于合成的镁铝水滑石为前驱体，利用其层间阴离子的可交换性，将所需插入的阴离子与层间的阴离子在肯定条件下进行交换，将目标阴离子引入层间置换原有的阴离子，从而得到相应的镁铝水滑石。该法通过掌控离子交换的反应条件，不仅可以保持水滑石原有的层状结构，还可以对层间阴离子的种类和数量进行设计和组装，从而得到具有不同结构和功能的阴离子型插层结构材料。离子交换反应进行的程度与下列因素有关：阴离子的交换本领、水滑石的层板溶胀和交换过程的pH值。此外，在某些情况下，系统构成对离子交换反应也会产生肯定影响，同时，层板电荷密度也对交换反应产生较大作用。4.微波辐射法微波是指频率为300～300000MHz的电磁波，介于红外线和中波之间。在微波作用下，化学反应由于微波热效应从而引起反应物的极性分子运动加剧，从而加速反应的进行。与传统加热相比，微波加热具有以下优点：（1）可实现分子水平上的加热，且温度梯度小；（2）可对混合构成进行选择性加热；（3）加热无滞后效果。因此，采纳微波辐射法所制备的水滑石往往具有更大的比表面和更大的催化活性，并且可获得晶形好、板层结构显著、规整性好、分散性好的优质镁铝水滑石。结语综上所述，镁铝水滑石的制备已取得了较大进展，其制备方法也不断突破和创新，应用领域也在渐渐扩大。但这些制备与应用大都停留在试验室讨论阶段，未能很好的与工业生产相结合。除此之外