CN102627261A - 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法 - Google Patents

主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102627261A
CN102627261A CN201210118775XA CN201210118775A CN102627261A CN 102627261 A CN102627261 A CN 102627261A CN 201210118775X A CN201210118775X A CN 201210118775XA CN 201210118775 A CN201210118775 A CN 201210118775A CN 102627261 A CN102627261 A CN 102627261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide material
laminated
based hydrotalcite
laminated bimetal
bimetal oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201210118775XA
Other languages
English (en)
Inventor
阮秀秀
黄松
孙鹏
钱光人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201210118775XA priority Critical patent/CN102627261A/zh
Publication of CN102627261A publication Critical patent/CN102627261A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及其方法。以钙基水滑石为前体化合物，通过离子交换的方法对LDH主层板上的阳离子进行改变，得到不同金属组成的层状双金属化合物材料，其化学式为：[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n•mH2O。本发明的优点在于以简单钙基水滑石为基体，利用钙基水滑石在水中的溶解沉淀原理，结合LDH主层板阳离子的可搭配性，合成一系列复杂金属的层状材料；合成过程时间短，效率高；该材料结构可控，开发设计的空间较大，同时对去除环境中重金属污染物具有良好的效果。

Description

主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法
技术领域
本发明属于功能材料领域，特别是提供了一种制备层状双金属氧化物材料的新方法。
背景技术
层状双金属氧化物（LDHs）是目前比较热门的一类吸附材料。LDHs层间的阴离子具有可交换性，其主层板上的阳离子具有可调控性，且其具有较大的比表面积和孔结构，使得其成为一类高效的具有开发潜力的吸附材料而广受关注。由于其独特的记忆效应，可将吸附交换污染物后的层状双金属氧化物焚烧后重建，即可实现废物利用，又消除了二次污染。目前，研究者们关注利用LDHs层间阴离子的可交换性，进行有机改性，从而提高对有机污染物吸附（段雪，张慧，王斌.一种针对疏水有机物的层状吸附功能材料及其制备方法.中国专利：200410009883.9,2005-06-29）。迄今为止，关于LDHs的合成方法主要有：一步共沉淀、离子交换、焙烧复原等，尚未有报道利用其主层板的阳离子可调控性来合成LDH。本发明试图利用钙基LDHs在水中的溶解沉淀作用，加入不同的金属阳离子，从而可合成一系列不同阳离子搭配的LDHs。
文献（M.V.Villa，M.J.Sanchez-Martin，M.Sanchez-Camazano，Hydrotalcites and organo-hydrotalcites as sorbents for removing pesticides from water. J.Environ.SCi.Health B34(1999) 509-525）指出，天然的粘土类矿物，尤其是2:1的天然阳离子粘土矿，对于阳离子型重金属离子具有较好的吸附效果。天然以及人类合成的无极阴离子水滑石（LDHs），对于阴离子型物质具有良好的吸附效果，同时由于其层板的阳离子可交换性，使其对重金属离子的去除也有一定的效果。
发明内容
本发明目的在于提供主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料。利用钙基水滑石在水中的完全溶解性能及LDH的阳离子可调控性，采用一种新方法---溶解沉淀法，在水溶液中直接合成不同金属的层状双金属氧化物。
本发明首先用一步共沉淀法制备钙基水滑石，其晶体结构为类水滑石晶体结构，钙基水滑石的化学式为：[Ca2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n•mH2O；
然后经离子交换，得到新的层状双金属化合物的化学式：
[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n•mH2O；
M2+为Ni2+,Zn2+,Mg2+二价离子中的任意一种；
M3+为Cr3+,Fe3+三价离子中的任意一种；
An-为层间无机阴离子，NO3 -, Cl-, CO3 2-, SO4 2- ,PO43-中的任意一种。
钙基水滑石制备方法：一步共沉淀法：
A. 将可溶性钙盐和三价金属盐Ca2+:M3+=2:1的摩尔比用去CO2的二次水配成混合盐溶液A, 用去CO2的二次水配制2mol/L的NaOH溶液B。
B. 在N2真空保护条件下，温度控制在60℃,将混合液A和B同时滴加到三口烧瓶中，控制混合溶液pH值在6-9，陈化24h，浆液经抽滤、洗涤干燥后得到沉淀物D，D即为钙基水滑石材料。
C. 用去CO2的二次水配制Ni，Zn，Co等金属溶液，采用离子交换法，用钙基水滑石材料，对其进行吸附实验。
将得到的钙基水滑石进行X射线粉末衍射表征，表征结果为图1所示。结果表明已成功合成钙基水滑石材料。
利用钙基水滑石（Ca-Al-Cl LDH）制备Zn-Al-SO4 LDH试验1：其对重金属离子的去除主要依靠溶解再沉淀的原理。
配制一系类浓度的ZnSO4溶液，各取20ml上述溶液和100mg的钙基水滑石样品混合置于20ml离心管中，将其置于振荡器中，连续振荡4小时以上以达反应平衡，将反应后的物质进行抽滤，洗涤干燥后，进行X射线粉末衍射表征，绘于图2a。
利用钙基水滑石（Ca-Al-Cl LDH）制备Zn-Al-CO3 LDH试验2：
配制一系类浓度的Zn(NO3)2溶液，各取20ml上述溶液和100mg的钙基水滑石样品混合置于20ml离心管中，将其置于振荡器中，连续振荡4小时以上以达反应平衡，将反应后的物质进行抽滤，洗涤干燥后，进行X射线粉末衍射表征，绘于图2b。
利用钙基水滑石（Ca-Al-Cl LDH）制备Zn-Al-CO3 LDH试验3：
配制一系类浓度的ZnCl2溶液，各取20ml上述溶液和100mg的钙基水滑石样品混合置于20ml离心管中，将其置于振荡器中，连续振荡4小时以上以达反应平衡，将反应后的物质进行抽滤，洗涤干燥后，进行X射线粉末衍射表征，绘于图2c。
本发明的优点在于：制备钙基水滑石材料的方法简单，对重金属离子的吸附量大，材料可控设计空间大，可根据要求通过离子交换的方法制得不同种类的LDH。
附图说明
图1为本发明钙基水滑石的X射线粉末衍射图。其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射峰强度。
图2为本发明不同浓度的Zn2+交换Ca2+后产物的XRD。其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射峰强度。
图2a为钙基水滑石在不同浓度硫酸锌溶液中反应后产物XRD图。其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射峰强度。
图2b为钙基水滑石在不同浓度硝酸锌溶液中反应后产物XRD图。其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射峰强度。
图2c为钙基水滑石在不同浓度氯化锌溶液中反应后产物XRD图。其中横坐标为衍射角度，纵坐标为衍射峰强度。
具体实施方式
将CaCl2和AlCl3用100ml去CO2的二次水配成配成Ca/Al的摩尔比为2的混合盐溶液A, 用去CO2的二次水配制2mol/L的NaOH溶液B。
在N2真空保护条件下，温度控制在60℃,将混合液A和B同时滴加到三口烧瓶中，控制混合溶液pH值在6-9，陈化24h，浆液经抽滤、洗涤干燥后得到沉淀物D，D即为Ca-Al-Cl LDH。
用去CO2的二次水配制Ni，Zn，Co等金属溶液，采用离子交换法，用钙基水滑石材料，对其进行离子交换实验。

Claims (2)

1.主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料，其前体化合物的化学式：
[Ca2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n•mH2O；
经离子交换后，等到层状双金属氧化物的化学式：
[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n•mH2O；
M2+为Ni2+,Zn2+,Mg2+二价离子中的任意一种；
M3+为Cr3+,Fe3+三价离子中的任意一种；
An-为层间无机阴离子，NO3 -, Cl-, CO3 2-, SO4 2-,PO43-中的任意一种。
2.如权利要求1所述的层状双金属氧化物材料的制备方法，采用一步共沉淀法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：
（1） 将可溶性钙盐和三价金属盐Ca2+:M3+=2:1的摩尔比用去CO2的二次水配成混合盐溶液A, 用去CO2的二次水配制2mol/L的NaOH溶液B；
（2） 在N2真空保护条件下，温度控制在60℃,将混合液A和B同时滴加到三口烧瓶中，控制混合溶液pH值在6-9，陈化24h，浆液经抽滤、洗涤干燥后得到沉淀物D，D即为钙基水滑石材料；
（3） 用去CO2的二次水配制Ni，Zn，Co等金属溶液，采用离子交换法，用钙基水滑石材料，对其进行吸附实验。
CN201210118775XA 2012-04-23 2012-04-23 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法 Pending CN102627261A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210118775XA CN102627261A (zh) 2012-04-23 2012-04-23 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210118775XA CN102627261A (zh) 2012-04-23 2012-04-23 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102627261A true CN102627261A (zh) 2012-08-08

Family

ID=46585694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210118775XA Pending CN102627261A (zh) 2012-04-23 2012-04-23 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102627261A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103159328A (zh) * 2013-03-11 2013-06-19 上海大学 一种用ldh-细菌聚合体对亚甲基蓝脱色的方法
CN113233569A (zh) * 2021-04-17 2021-08-10 北京化工大学 一种快速去除废水中锰离子的方法及含锰产物在回收贵金属中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399329A (en) * 1993-07-06 1995-03-21 Aristech Chemical Corporation Hydrotalcite-like materials having a sheet-like morphology and process for production thereof
CN1994888A (zh) * 2007-01-12 2007-07-11 北京化工大学 一种层状复合金属氢氧化物的清洁制备方法
CN101798064A (zh) * 2010-03-15 2010-08-11 北京泰克来尔科技有限公司 一种层状复合金属氢氧化物的原子经济制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399329A (en) * 1993-07-06 1995-03-21 Aristech Chemical Corporation Hydrotalcite-like materials having a sheet-like morphology and process for production thereof
CN1994888A (zh) * 2007-01-12 2007-07-11 北京化工大学 一种层状复合金属氢氧化物的清洁制备方法
CN101798064A (zh) * 2010-03-15 2010-08-11 北京泰克来尔科技有限公司 一种层状复合金属氢氧化物的原子经济制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Chemical Engineering Journal》 20111231 Qiang Liu et al. "Effective removal of zinc from aqueous solution by hydrocalumite" 第33－38页 2 第175卷, *
《Journal of Materials Chemistry》 20090910 Mickey C. Richardson et al. "Cation exchange by anion-exchanging clays: the effects of particle aging" 第7965－7975页 2 第19卷, *
《无机化学学报》 20100930 施惠生 等 "钙铝层状双氢氧化物的改性及表征" 第1544－1548页 1 第26卷, 第9期 *
MICKEY C. RICHARDSON ET AL.: ""Cation exchange by anion-exchanging clays: the effects of particle aging"", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 *
QIANG LIU ET AL.: ""Effective removal of zinc from aqueous solution by hydrocalumite"", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
施惠生 等: ""钙铝层状双氢氧化物的改性及表征"", 《无机化学学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103159328A (zh) * 2013-03-11 2013-06-19 上海大学 一种用ldh-细菌聚合体对亚甲基蓝脱色的方法
CN103159328B (zh) * 2013-03-11 2015-05-06 上海大学 一种用ldh-细菌聚合体对亚甲基蓝脱色的方法
CN113233569A (zh) * 2021-04-17 2021-08-10 北京化工大学 一种快速去除废水中锰离子的方法及含锰产物在回收贵金属中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tu et al. Effective capture of aqueous uranium from saline lake with magnesium-based binary and ternary layered double hydroxides
Yang et al. Mg–Al layered double hydroxides modified clay adsorbents for efficient removal of Pb2+, Cu2+ and Ni2+ from water
Xie et al. Removal and recovery of phosphate from water by activated aluminum oxide and lanthanum oxide
Wen et al. Removal of phosphate from aqueous solution using nanoscale zerovalent iron (nZVI)
Triantafyllidis et al. Iron-modified hydrotalcite-like materials as highly efficient phosphate sorbents
Xu et al. Removal efficiency of arsenate and phosphate from aqueous solution using layered double hydroxide materials: intercalation vs. precipitation
Zhang et al. Selective removal of phosphate in waters using a novel of cation adsorbent: Zirconium phosphate (ZrP) behavior and mechanism
Lan et al. Highly efficient removal of As (V) with modified electrolytic manganese residues (M-EMRs) as a novel adsorbent
CN102502909A (zh) 一种利用镁铝铁三元类水滑石去除水中高氯酸盐的方法
CN104071756B (zh) 一种MnO2插层类水滑石复合材料的制备方法
JP5913436B2 (ja) ホウ素除去剤
CN101164688A (zh) 一种有机/无机物层状复合功能材料及其制备方法
Huang et al. Synthesis of hydrotalcite-like compounds with drinking water treatment residuals for phosphorus recovery from wastewater
CN103551104A (zh) 一种吸附Cr(VI)的分级镁铝水滑石的制备方法
CN102351225A (zh) 一种处理氯离子药剂的制备方法
Wei et al. Advanced phosphate removal by La–Zr–Zn ternary oxide: performance and mechanism
Liu et al. U (VI) sequestration by Al-rich minerals: mechanism on phase dependence and the influence of natural organic matter
CN106975437A (zh) 一种过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用
CN110026161A (zh) 一种聚合物基纳米水合氧化镧材料、晶型与结晶度调控方法、应用及再生方法
Liu et al. Highly efficient P uptake by Fe3O4 loaded amorphous Zr-La (carbonate) oxides: Electrostatic attraction, inner-sphere complexation and oxygen vacancies acceleration effect
Zhang et al. Removal of Cd2+ from water by Friedel's salt (FS: 3CaO· A12O3· CaCl2· 10H2· O): Sorption characteristics and mechanisms
Özmal et al. Li+ adsorption/desorption properties of lithium ion-sieves in aqueous solution and recovery of lithium from borogypsum
Lü et al. Effect of iron ion configurations on Ni2+ removal in electrocoagulation
Liang et al. Innovative calcium-doped layered yttrium hydroxides for rapid and efficient removal of fluoride from aqueous solutions: Insight into adsorption mechanism
CN102627261A (zh) 主层板阳离子交换法制备层状双金属氧化物材料及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120808