水滑石毕业设计开题报告

一、选题目的及意义水滑石(LDHs)是一类具有广漠应用前景的新型结构功能材料，其研究和发展方兴未艾。目前国际上关于LDHs研究的主要趋势为：围绕取得新结构纳米LDHs展开结构设计、制备技术研究，同时充分利用纳米LDHs的特殊结构而致使的多种性能，开发应用技术、拓宽应用领域。由于LDHs具有特殊的层状晶体结构，而且可以通过调变LDHs层板金属阳离子种类、层板电荷密度、层间阴离子种类、水分子在层间的位置等调控LDHs的结构，使它具有碱性、层间阴离子可互换性、热稳定性和结构恢复性能等，因此在水处置方面表现出多种功能，如吸附、离子去除、杀菌等，可以弥补传统的水处置方式中存在的一些不足的地方，是一类新型水处置功能材料。水滑石及其焙烧氧化物在环境中污染修复的应用研究是一个充满前景的新兴研究前沿。以水滑石类化合物为载体的催化氧化性能，在环境中的研究处于基础应用研究阶段。在环境污染治理中可以充分应用水滑石及其焙烧产物的离子互换性能和记忆效应，用来吸附大量的阴离子污染物，达到去除污染物的目的。水滑石类材料具有再生功能，和阴离子互换树脂相比，具有本钱低、离子互换容量大(水滑石和其焙烧态的理论阴离子互换容量别离为3300ymol/g、5800pmol/g)、耐高温(300°C)、耐辐射、不老化、密度大、体积小等长处。水滑石是一种层柱状双金属氢氧化物，是一类最近几年来发展迅速的阴离子型粘土因为具有特殊的结构和物理化学性质，如带电性质阴离子可互换性吸附性能催化性能等，其在催化剂催化剂载体污水处置剂医药医药载体等众多领域具有普遍的应用典型的水滑石MgAl(OH)CO4HO是一种天然存在的矿物，天然存在的水滑石多数是镁铝水滑石，且其6 2 16 3 2层间阴离子主要局限为CO32-但天然镁铝水滑石活着界范围内很有限，因这人工合成镁铝水滑石的研究和应用引发了人们的高度重视和关注.目前常见的生产方式有以下几种：(1)常规互换法。将要嵌入的阴离子的浓溶液与制得的水滑石类化合物的分散水溶液直接进行互换，按照互换进程中所采用的晶化方式不同，可以分为常规加热互换法和微波互换法。目前离子互换法主要以Cl-、no3-、OH-型水滑石为互换前体，普遍以为层间一价阴离子易于互换的顺序为OH->F>Cl>Br->NO3-,二价阴离子如SO42和CO,比一价阴离子互换要困难些。通过控制离子互换反映条件，不仅可以维持水滑石原有的晶体结构，而且还可以对层间阴离子的种类和数量进行设计和组装，该方式是合成柱撑水滑石的重要方式。⑵焙烧/恢复法。将制得的水滑石在空气中500C焙烧，然后在N2保护下，将焙烧所得的混合氧化物与欲嵌入的阴离子进行水热恢复再生反映，水洗干燥所得产物，即制得柱撑水滑石。该方式虽然普遍适用，可是对某些有机阴离子插层的水滑石来讲，样品的晶相并非单一或晶形不好。Dlmotakis等人在制备［CHJCH^COJ和己二酸阴离子柱撑水滑石的进程中，使焙烧所得的混合氧化物在水与甘油体积比为1：2的溶液中与欲嵌入的有机阴离子溶液进行互换反映，结果取得了晶相单一、结晶度很好的柱撑水滑石，他们成功利用了水滑石层间距在甘油作用下的膨胀性。有机阴离子柱撑前体法。在层状双金属氢氧化物上，直接用大体积无机阴离子通过离子互换法合成柱撑水滑石很困难，一般先用大体积的有机阴离子插入到水滑石层间，把层间撑开，然后用欲嵌入阴离子与之互换。这种方式常常利用于同多、杂多阴离子柱撑水滑石的制备oDrezdzon在合成 x^O和时，先用共沉淀法制备了有机阴离子柱撑水滑石Mg4Ai2(OH)i2(rA)・xH2O(rA为对苯二甲酸根)，然后再以此产物为母体，在微酸性条件下别离用含NaVO3和NaMoO4，巴。的溶液来置换，从而取得了所需的金属氧化物柱撑水滑石。共沉淀法。将制备水滑石主体的原料盐溶液与柱撑剂的盐溶液混合，与碱液反映，共沉淀形成柱撑水滑石。该方式的主要合成步骤与前文低过饱和共沉淀法类似，但这种方式只适用于部份对层板亲和力较高的有机阴离子柱撑水滑石的合成，而对于很多长链(如9个碳)羧酸和a,3-二元羧酸(如脂肪酸)的插层，用该方式往往得不到具有理想晶相结构的柱撑水滑石。以上四种方式中除共沉淀法外，其余三种方式均需要先合成出水滑石母体，而且水滑石母体结晶度的好坏直接影响到以其为主体，嵌入物为客体的主体-客体间嵌入进程的进行和嵌入后形成的柱撑水滑石的晶形完整程度。因此，对水滑石合成进程及合成方式进行研究，取得结晶度很好的水滑石类化合物显得十分重要。最近，Prinetto等采用溶胶-凝胶法合成了有机阴离子柱撑Mg-Al和Ni-Al水滑石。其合成反映是金属烷氧基化合物在HCl水溶液中的水解。这种水滑石的形态特征、热分解进程与共沉淀法的不同，其焙烧所得混合氧化物的比表面积至少比共沉淀法合成样品高10%。二、主要研究内容水热合成法水热合成法以难溶或不溶的一元金属氧化物或盐为原料,采用水溶液或蒸气等流体为介质,在压热条件下合成水滑石。与一般湿化学法相较较,水热合成法具有反映在相对较高的温度和压力下进行,反映速度较快且有可能实此刻常规条件下不能进行的反映;一般不需高温烧结即可直接取得分散且结晶良好的粉体,避免了可能形成的粉体硬团聚;可通过调节实验条件来控制纳米颗粒的结构、形态和纯度,具有结晶好、纯度高、粒度散布窄和团聚少等长处;环境污染少、工艺简单、本钱较低,是一种具有较强竞争力的合成方式。由于，在水热条件下通过对晶化温度和晶化时间调节,可以有效控制晶相结构及晶粒尺寸。所以，本实验采用水热条件下合成水滑石的方式。并通过X射线衍射仪的检测，得出镁铝水滑石的XRD谱图，分析出所制水滑石的表征。三、研究思路实验药品及仪器1：药品硝酸镁Mg(NO)6HO(AR)32• 2硝酸铝Al(NO)9HO(AR)33• 2氢氧化钠NaOH(AR)碳酸钠Na2CO3(AR)。2：仪器数显恒温水浴锅：HH-4型离心机：LG10-2.4A型电子天平：FA2004NX射线衍射仪：日本理学D/max-RB型电流恒温鼓风干燥箱：DHG-9075A型量筒，小烧杯，玻璃棒。流程1•配置n(Mg2+):(A13+)=2:1的Mg(NO3)2与Al(NO3)3的混合溶液A50ml,其中Mg离子的浓度为L,再配置50mlNaOH(C=L)与Na2CO3(C=L)的混合溶液B,具体数值如下表(1)：表(1)样品Mg(NO3)2Al(NO3)3NaOHNaCO,23m/g2•将B溶液倒入A溶液中，A,B两溶液在一烧杯中混合，强烈搅拌，并利用pH试纸不断检测混合和溶液的pH值，控制两溶液的相对滴加速度，维持pH值在9〜10。3•将水浴加热锅的温度设定为80°C，然后，将烧杯放入水浴锅中，并盖上表面皿，每隔半个小时的时间，搅拌一次，一直水浴加热7小时。4•然后，将加热后的物质，放入离心机中，进行离心处置，离