DE10297821B4 - Verfahren zur Herstellung und Selbstorganisation binärer und ternärer Hydroxide in Nanogrösse - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines homogenen nanobinären oder -ternären LDH-Metallhydroxids mit großer Oberfläche und 1–10 nm Teilchengröße nach einer Aerogelvorschrift, das die Hydrolyse eines Metallalkoxids oder eines Metallacetylacetonats in einem Lösungsmittelgemisch, das aus Alkoholen und Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist, durch die kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers oder eines Gemischs davon mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von einer Hydrothermalbehandlung und schließlich dem überkritischen Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers aus homogenem nanobinärem oder -ternärem LDH-Metallhydroxid umfaßt, wobei das Metall in dem Metallalkoxid oder dem Acetylacetonat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus im wesentlichen Mg2+ umfassenden zweiwertigen Metallionen und im wesentlichen aus Al3+ bestehenden dreiwertigen Metallionen besteht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen im Bereich von 1–5 ist und wobei das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel zum Entfernen von Lösungsmittelspuren über Nacht bei etwa 120°C getrocknet wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Selbstorganisation nanobinärer und -ternärer Metallhydroxide mit großer Oberfläche und 1–10 nm Größe durch ein Aerogelverfahren, das das Homogenisieren metallorganischer Vorstufen in einem Lösungsmittelgemisch, die kontrollierte Hydrolyse, Gelierung, Hydrothermalbehandlung und schließlich das überkritische Trocknen des Lösungsmittels umfaßt.
  • Während der Selbstorganisation können die Nanomaterialien zu dünnen Filmen, Nanofasern, Membranen und Schichtstrukturen verändert werden, in die interkalierte Anionen eingelagert sind, die anorganische und organische Anionen, die aus Carbonaten, Phosphaten, Chromaten, Ibuprofen, Diclofenac, Salicylsäure, Weinsäure und Farbstoffen ausgewählt sind und andere ähnliche Anionen umfassen. Diese selbstorganisierten Materialien finden als Katalysatoren, Genreservoire, Wirkstoff mit kontrollierter Freisetzung und Sonnenenergiekollektoren Anwendung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Nanomaterialien haben aufgrund ihrer ungewöhnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften für breite und unterschiedliche Anwendungen in der Optik, Elektronik, Magnetismus, Mechanik und Katalyse ein beispielloses Interesse gefunden. Nanokristalline Metalloxide zeigen einmalige destruktive Adsorptionseigenschaften für saure Gase, polare Organika und sogar chemische/biologische Kampfstoffe. Aufgrund ihrer großen Oberfläche zeigen diese nanostrukturierten, festen Materialien eine gute katalytische Aktivität bei Isomerisierungs-, Alkylierungs-, Reforming- und Dehydrohalogenierungsreaktionen.
  • Im allgemeinen werden Aerogelproben durch überkritisches Trocknen eines Gels aus einer Sol-Gel-Reaktion hergestellt. Das Aerogel weist eine hohe spezifische Oberfläche bei niedriger Dichte auf. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften ist eine Aerogelprobe als Katalysator oder als Träger für einen Katalysator brauchbar.
  • LDH, die aus abwechselnden kationischen MII 1-xMIII x(OH)2 x+- und anionischen An-zH2O-Schichten bestehen, wurde seit kurzem im Hinblick auf ihre möglichen Anwendungen als Katalysatoren, Adsorbentien, Biomaterialien für die kontrollierte Wirkstoffzufuhr und Genreservoire viel Aufmerksamkeit zuteil.
  • Es wird auf Nanostructured Materials, 1999, 11, 1091, verwiesen, worin Nanopartikel aus Zinkoxid und Aluminiumoxid durch angehaltene chemische Fällung hergestellt und anschließend durch Naßmischen in Nanoverbundmaterialien umgewandelt wurden. Der dieser Vorschrift innewohnende Nachteil ist das Entstehen eines inhomogenen Materials.
  • Es wird auf Journal of Solid State Chemistry, 2002, 165, 193, verwiesen, worin binäre Oxide wie Titandioxid und Zinnoxid durch das Stearinsäureverfahren hergestellt werden, wobei die Teilchengröße von 10–15 Nanometer reicht. Der Nachteil ist, daß das System inhomogen ist.
  • Es wird auf Chemistry of Materials, 2002, 14, 2922, verwiesen, worin binäres Aluminiumoxid und Magnesiumoxide durch das Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden. Die Verhältnisse des Aluminiumoxids und der Magnesiumoxide waren nicht mit den normalen Hydrotalciten verwandt. Der Nachteil ist, daß das System inhomogen ist.
  • Es wird auf Nature, 2000, 403, 65, verwiesen, worin ein homogenes nanobinäres Bariumoxid und Aluminiumoxid durch eine umgekehrte Mikroemulsionstechnik synthetisiert wurden. Die Teilchengröße reicht von 3–10 Nanometer. Der Nachteil ist die Anwendung einer aufwendigen Vorschrift.
  • Es wird auf Microporous and Mesoporous Materials, 2000, 39, 229, verwiesen, worin nanogeschichtete Doppelhydroxide durch das Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden. Die Nachteile sind, daß die Teilchengröße hoch ist und von 300–600 Nanometer reicht und die Oberfläche der Proben niedriger von 240–270 m2/g reicht.
  • Es wird auf Chemistry of Materials, 2002, 14, 4286, verwiesen, worin nanogeschichtete Doppelhydroxide mit gleichförmiger Kristallgröße durch gemeinsame Fällung in einer Kolloidmühle und 13 h Altern bei 100°C hergestellt wurden. Der Nachteil ist, daß die bei diesem Verfahren erhaltene Teilchengröße etwa 60–80 Nanometer ist.
  • Es wird auf Journal of American Chemical Society, 2000, 122, 3530, verwiesen, worin sich Zeolithnanopartikel zu dünnen Filmen, Membranen oder Fasern organisieren.
  • Es wird auf Angewandte Chemie, 2002, 41, 1188, verwiesen, worin sich quasisphärische Zinkoxid-Nanopartikel zu Nanostäbchen organisieren.
  • Es wird auf Chem. Mater, 2002, 14, 2992, verwiesen, worin eine Synthese von nicht homogenem, vermischtem nanokristallinem Aluminiumoxid/Magnesiumoxid in bestimmten Mengenverhältnissen offenbart wird, wobei indem Verfahren u. a. ein Autoklav-Schritt durchgeführt wird.
  • Es wird zudem auf Microporous and Mesoporous Materials, 2000, 39, 229 verwiesen, worin die Synthese und Charakterisierung von Sol-Gel Mg/Al LDHs beschrieben wird. in dem Verfahren wird MgOEt durch saure Hydrolyse mit Al-Alkoxid umgesetzt. Um Cl– Ionen zu entfernen wird Na2CO3 eingesetzt.
  • Schließlich wird auf DE 195 03 522 A1 verwiesen, worin die Herstellung gemischter schichtförmig aufgebauter Metallhydroxide offenbart wird. Die hergestellten Teilchen haben eine geringe Oberfläche bis 300 m2/g.
  • Erfindungsgegenstände
  • Der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen homogener nanobinärer und -ternärer Metallhydroxide.
  • Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen von Nanomaterialien mit großer Oberfläche und niedriger Teilchengröße.
  • Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist das Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines Nanohydroxidmaterials mit Anwendungen als Katalysatoren und Adsorbentien.
  • Noch ein weiterer Erfindungsgegenstand ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen von Nanomaterialien durch Selbstorganisation mit Anionen, was zur Bildung normaler LDH mit Anwendungen als Biomaterialien zur kontrollierten Wirkstoffzuführung und als Genreservoire und zur Herstellung von Filmen und Membranen führt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt zum ersten Mal ein Verfahren zur Synthese homogener nanobinärer Hydroxide, die sich aus Mg2+ und Al3+ zusammensetzen und nanoternärer Hydroxide, die Ni, Mg und Al umfassen, durch eine Aerogel-Vorschrift bereit.
  • Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines homogenen nanobinären oder -ternären LDH-Metallhydroxids mit großer Oberfläche und 1–10 nm Teilchengröße durch eine Aerogel-Vorschrift bereit, das die Hydrolyse eines Metallalkoxids oder eines Metallacetylacetonats in einem Lösungsmittelgemisch, das aus Alkoholen und Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist, durch die kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers oder eines Gemischs davon mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von der Hydrothermalbehandlung und schließlich dem überkritischen Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers aus homogenem nanobinärem oder -ternärem LDH-Metallhydroxid umfaßt, wobei das Metall in dem Metallalkoxid oder dem Acetylacetonat aus der aus zweiwertigen Metallionen, die im wesentlichen Mg2+ umfassen und dreiwertigen Metallionen, die im wesentlichen aus Al3+ bestehen, bestehenden Gruppe ausgewählt wird und wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen im Bereich von 1–5 und wobei das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel über Nacht bei etwa 120°C unter Entfernen von Lösungsmittelspuren getrocknet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die zweiwertigen Metallionen Mg2+ und ein oder mehr zweiwertige Metallionen, die aus der aus Ni2+-, Cu2+-, Co2+-, Zn2+-, Fe2+- und Mn2+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die dreiwertigen Metallionen Al3+ und ein oder mehr dreiwertige Metallionen, die aus der aus Ga3+-, Ni3+-, Co3+-, Fe3+-, Mn3+-, Cr3+-, V3+-, Ti3+-, La3+- und In3+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300°C und einem Druck im Bereich von 50 bis 150 atm durchgeführt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Hydrolyse die Homogenisierung von Metallvorstufen in einem Kohlenwasserstoff-Alkohol-Lösungsmittel, gefolgt von der kontrollierten Zugabe einer stöchiometrischen Menge entionisierten Wassers.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die verwendeten Metallalkoxide aus der aus einem Methoxid, Ethoxid, Isomeren eines Propoxids, Butoxids und Pentoxids bestehenden Gruppe ausgewählt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen 2 bis 3.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das verwendete Lösungsmittelgemisch aus einem Gemisch aus einem aus Hexan, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol und Butanol ausgewählt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Altern über einen Zeitraum von 10 bis 12 Stunden ausgeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Reaktionsgemisch mit einer Temperatur von 1°C je Minute hydrothermal auf eine Temperatur im Bereich von 260 bis 280°C erhitzt und 5 bis 10 Minuten unter höheren Drücken von 60 bis 120 atm gehalten.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Lösungsmittelgemisch unter überkritischen Bedingungen unter Erhalten eines frei fließenden Nano-LDH abgelassen.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht die Oberfläche der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 500–700 m2/g.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht die Teilchengröße der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 1–10 nm.
  • Ebenfalls beschrieben ist das sich die Nanopartikel bei der Behandlung mit Natriumcarbonat/Phosphat/Chromat/Ibuprofen, Diclofenaclösung bei Raumtemperatur selbst zu normalen, schichtförmigen Doppelhydroxiden organisieren können.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das selbstorganisierte, nanostrukturierte LDH in Form einer hexagonalen, faserförmigen Membran oder eines dünnen Films erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung selbstorganisierter, schichtförmiger Doppelhydroxide bereit, die aus homogenem, nanobinärem oder -ternärem LDH-Metallhydroxid mit großer Oberfläche und 1–10 nm Teilchengröße nach einer Aerogelvorschrift bestehen, das das Hydrolysieren eines Metallalkoxids oder Metallacetylacetonats in einem Lösungsmittelgemisch, das aus Alkoholen und Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist, durch kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers oder eines Gemischs davon mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von einer Hydrothermalbehandlung und schließlich überkritischen Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers aus homogenem, nanobinärem oder -ternären LDH-Metallhydroxid, Zufügen aus der aus Carbonaten, Phosphaten, Chromaten, Ibuprofen, Salicylsäure und Weinsäure bestehenden Gruppe ausgewählter Anionen unter Selbstorganisieren des frei fließenden Pulvers zu nanostrukturierten schichtförmigen Doppelhydroxiden umfaßt, wobei das Metall in den Metallalkoxiden/acetylacetonaten aus der Gruppe ausgewählt, die aus im wesentlichen Mg2+ umfassenden zweiwertigen Metallionen und im wesentlichen aus Al3+ bestehenden dreiwertigen Metallionen besteht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen im Bereich von 1–5 und wobei das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel zum Entfernen von Lösungsmittel spuren über Nacht bei etwa 120°C getrocknet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die zweiwertigen Metallionen Mg2+ und ein oder mehr zweiwertige Metallionen, die aus der aus Ni2+-, Cu2+-, Co2+-, Zn2+-, Fe2+- und Mn2+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die dreiwertigen Metallionen Al3+ und ein oder mehr dreiwertige Metallionen, die aus der aus Ga3+-, Ni3+-, Co3+-, Fe3+-, Mn3+-, Cr3+-, V3+-, Ti3+-, La3+- und In3+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300°C und einem Druck im Bereich von 50 bis 150 atm durchgeführt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Hydrolyse die Homogenisierung von Metallvorstufen in einem Kohlenwasserstoff-Alkohol-Lösungsmittel, gefolgt von der kontrollierten Zugabe einer stöchiometrischen Menge entionisierten Wassers.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die verwendeten Metallalkoxide aus der aus einem Methoxid, Ethoxid, Isomeren eines Propoxids, Butoxids und Pentoxids bestehenden Gruppe ausgewählt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen 2 bis 3.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das verwendete Lösungsmittelgemisch aus einem Gemisch aus einem aus Hexan, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol und Butanol ausgewählt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Altern vorzugsweise über einen Zeitraum von 10 bis 12 Stunden ausgeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Reakti onsgemisch mit einer Temperatur von 1°C je Minute hydrothermal auf eine Temperatur im Bereich von 260 bis 280°C erhitzt und 5 bis 10 Minuten unter höheren Drücken von 60 bis 120 atm gehalten.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Lösungsmittelgemisch unter superkritischen Bedingungen unter Erhalten eines frei fließenden Nano-LDH abgelassen.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht die Oberfläche der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 500–700 m2/g.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht die Teilchengröße der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 1–10 nm.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung organisieren sich die Nanopartikel bei der Behandlung mit Natriumcarbonat/Phosphat/Chromat/Ibuprofen, Diclofenaclösung bei Raumtemperatur selbst zu normalen, schichtförmigen Doppelhydroxiden.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das selbstorganisierte, nanostrukturierte LDH in Form einer hexagonalen, faserförmigen Membran oder eines dünnen Films erhalten.
  • Genaue Beschreibung der Erfindung
  • Die Neuheit der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Selbstorganisation nanobinärer und -ternärer Metallhydroxide aus binären Mg-Al-(Mg/Al-Verhältnisse 2:1 und 3:1) und ternärer Ni-Mg-Al-Systeme [(Mg + Ni)/Al-Verhältnisse (1,3 + 0,7):1 und (1,9 + 1,1):1] durch das Aerogelverfahren, das das Homogenisieren metallorganischer Vorstufen in einem Lösungsmittelgemisch, die kontrollierte Hydrolyse, Gelierung, Hydrothermalbehandlung und schließlich das überkritische Trocknen des Lösungsmittels umfaßt. Die Neuheit der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen homogener nanobinärer und -ternärer Metallhydroxide durch das Aerogelverfahren mit vergrößerter Oberfläche bereit. Wenn die Selbstorganisation der Nanometallhydroxide durch Anionen vermittelt wird, bildet sie normale, schichtförmige Doppelhydroxide. Diese selbstorientierten Materialien finden als Katalysatoren, Genreservoire, zur kontrollierten Wirkstofffreisetzung und als Solarenergiekollektoren Verwendung.
  • Die nanobinären und -ternären Metallhydroxide weisen von 1–10 Nanometer reichende Teilchengrößen und eine große Oberfläche im Bereich von 500–700 m2/g auf. Bevorzugte Zusammensetzungen bestehen aus Alkoxiden und Acetylacetonaten der gewünschten Metalle. Die in der vorliegenden Erfindung hergestellten nanobinären und -ternären Metallhydroxide weisen eine ausgezeichnete Selbstorganisationseigenschaft auf und können zu dünnen Filmen, Fasern und Membranen verändert werden, wenn sie durch Anionen vermittelt wird, die aus anorganischen und organischen Anionen wie etwa Carbonate, Phosphate, Chromate, Ibuprofen, Diclofenac, Salicylsäure, Weinsäure, Farbstoffe und andere ähnliche Anionen vermittelt wird. Die einmalige, anionengesteuerte Selbstorganisation dieser Nanopartikel zu normalem LDH ist bei der kontrollierten Wirkstofffreisetzung, einem Solarenergiekollektor und Genreservoir behilflich.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt allgemein eine Aerogelvorschrift, die die Hydrolyse von Metallalkoxiden/acetylacetonaten, die aus zweiwertigen Metallionen, die Mg2+ oder irgendein anderes aus Ni2+-, Cu2+-, Co2+-, Zn2+-, Fe2+- und Mn2+-Ionen bestehendes Metall umfassen und dreiwertigen Metallionen, die aus Al3+ und gegebenenfalls anderen, aus Ga3+-, Ni3+-, Co3+-, Fe3+-, Mn3+-, Cr3+-, V3+-, Ti3+-, La3+- und In3+-Ionen bestehen, in unterschiedlichen, von 1–5 reichenden Verhältnissen von M(II)/M(III) ausgewählt sind, in einem aus Alkoholen/Kohlenwasserstoffen ausgewählten Lösungsmittelgemisch durch kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers/ihrer Gemische mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von der Hydrothermalbehandlung bei von 100 bis 300°C reichenden Temperaturen und von 50 bis 150 atm reichenden Drücken und schließlich das überkritische Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers und des nanostrukturierten LDH, das sich durch die Zugabe von Anionen, die aus Carbonaten, Phosphaten, Chromaten, Ibuprofen, Salicylsäure, Weinsäure ausgewählt sind, zu schichtförmigen Doppelhydroxiden als hexagona le, faserförmige Membran oder dünner Film selbst orientierte.
  • Die Hydrolyse umfaßt vorzugsweise die Homogenisierung von Metallvorstufen in einem Kohlenwasserstoff-Alkohol-Lösungsmittel, gefolgt von der kontrollierten Zugabe einer stöchiometrischen Menge entionisierten Wassers. Die verwendeten Metallalkoxide sind aus einem Methoxid, Ethoxid, Isomeren eines Propoxids, Butoxids und Pentoxids ausgewählt. Das bevorzugte Verhältnis zweiwertiger und dreiwertiger Metallionen ist 2 bis 3.
  • Das verwendete Lösungsmittelgemisch ist aus Hexan, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol, Butanol ausgewählt und das Altern wird vorzugsweise 10 bis 12 Stunden durchgeführt. Das Reaktionsgemisch wird bei einer Temperatursteigerung von 1°C je Minute hydrothermal auf 260 bis 280°C erhitzt und 5 bis 10 Minuten bei hohen Drücken von 60 bis 120 atm gehalten. Das Lösungsmittelgemisch wird unter überkritischen Bedingungen unter Erhalten eines frei fließenden Nano-LDH abgelassen. Das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel wird zum Entfernen von Lösungsmittelspuren über Nacht bei 120°C getrocknet. Die Oberfläche der homogenen nanobinären und -ternären Materialien reicht von 500–700 m2/g und die Teilchengröße reicht von 1–10 nm. Es wird beobachtet, daß sich die Nanoteilchen bei der Behandlung mit Natriumcarbonat/Phosphat/Chromat/Ibuprofen, Diclofenaclösung bei Raumtemperatur zu normalen, schichtförmigen Doppelhydroxiden selbstorganisieren.
  • Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung angegeben und sollten daher nicht als den Erfindungsumfang einschränkend aufgefaßt werden.
  • Beispiel 1
  • Herstellung eines nanobinären Mg/Al(2/1)-Systems
  • Bei dem Aerogelverfahren ließ man Magnesiumspäne (2,4 g, 0,1 M) mit frisch getrocknetem Methanol (100 ml) im Argonstrom unter Rühren reagieren. Der sich daraus ergebenden Magnesiummethoxidlösung wurde trockenes Toluol (300 ml) zugefügt und das Rühren wurde 2 Stunden fortgesetzt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde anschließend Aluminiumisopropoxid (10,235 g, 0,05 M) (für ein 2:1-System) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden gerührt. An schließend wurde eine stöchiometrische Menge entionisierten Wassers (4,85 ml) mittels einer Kapillarzufuhrpumpe über einen Zeitraum von 0,5 h zugefügt. Diese Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der pH der leicht milchigweißen Lösung wurde zu > 7 gefunden. Die sich daraus ergebende Lösung wurde in einen Autoklaven verbracht, bei einem Druck von 60–80 atm in 4 Stunden auf 265°C erhitzt, 10 min gehalten, unter Erhalten eines Aerogelmaterials entlüftet und zum Entfernen von Lösungsmittelspuren weiter bei 120°C getrocknet.
  • Beispiel 2
  • Herstellung eines nanoternären Ni + Mg/Al(0,7 + 1,3/1)-Systems
  • Bei dem Aerogelverfahren ließ man Magnesiumspäne (1,56 g, 0,13 M) mit frisch getrocknetem Methanol (65 ml) im Argonstrom reagieren. Unter heftigem Rühren wurde der sich daraus ergebenden Magnesiummethoxidlösung trockenes Toluol (195 ml) zugefügt und 2 Stunden gerührt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde anschließend Aluminiumisopropoxid (20,475 g, 0,1 M) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden gerührt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde Nickelacetylacetonat (17,99 g, 0,07 M) (für ein 2:1-System) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden gerührt. Anschließend wurde eine stöchiometrische Menge entionisierten Wassers (10,26 ml) mittels einer Kapillarzufuhrpumpe über einen Zeitraum von 0,5 h zugefügt. Diese Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der pH der leicht milchigweißen Lösung wurde zu > 7 gefunden. Die sich daraus ergebende Lösung wurde in einen Autoklaven verbracht, bei einem sich daraus ergebenden Druck von 120–130 atm in 4 Stunden auf 265°C erhitzt, 10 Minuten gehalten, unter Erhalten eines Aerogelmaterials entlüftet und zum Entfernen von Lösungsmittelspuren weiter bei 120°C getrocknet.
  • Beispiel 3
  • Herstellung eines nanobinären Mg/Al(3/1)-Systems
  • Bei dem Aerogelverfahren ließ man Magnesiumspäne (1,8 g, 0,075 M) mit frisch getrocknetem Methanol (75 ml) im Argonstrom unter Rühren reagieren. Unter heftigem Rühren wurde der sich daraus ergebenden Magnesiummethoxidlösung wurde trockenes Toluol (225 ml) zugefügt und es wurde 2 Stunden gerührt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde anschließend Aluminiumisopropoxid (5,12 g, 0,025 M) (für ein 3:1-System) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden ge rührt. Anschließend wurde eine stöchiometrische Menge entionisierten Wassers (4,05 ml) mittels einer Kapillarzufuhrpumpe über einen Zeitraum von 0,5 h zugefügt. Diese Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der pH der leicht milchigweißen Lösung wurde zu > 7 gefunden. Die sich daraus ergebende Lösung wurde in einen Autoklaven verbracht, bei einem Druck von 60–80 atm in 4 Stunden auf 265°C erhitzt, 10 min gehalten, unter Erhalten eines Aerogelmaterials entlüftet und zum Entfernen von Lösungsmittelspuren weiter bei 120°C getrocknet.
  • Beispiel 4
  • Herstellung eines nanoternären Ni + Mg/Al(0,9 + 2,1/1)-Systems
  • Bei dem Aerogelverfahren ließ man Magnesiumspäne (1,68 g, 0,07 M) mit frisch getrocknetem Methanol (70 ml) im Argonstrom reagieren. Unter heftigem Rühren wurde der sich daraus ergebenden Magnesiummethoxidlösung trockenes Toluol (210 ml) zugefügt und 2 Stunden gerührt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde anschließend Aluminiumisopropoxid (6,757 g, 0,033 M) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden gerührt. Der sich daraus ergebenden Lösung wurde Nickelacetylacetonat (7,76 g, 0,03 M) (für ein 3:1-System) zugefügt und es wurde 2 weitere Stunden gerührt. Anschließend wurde eine stöchiometrische Menge entionisierten Wassers (5,38 ml) mittels einer Kapillarzufuhrpumpe über einen Zeitraum von 0,5 h zugefügt. Diese Lösung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der pH der leicht milchigweißen Lösung wurde zu > 7 gefunden. Die sich daraus ergebende Lösung wurde in einen Autoklaven verbracht, in 4 Stunden auf 265°C erhitzt, bei einem sich daraus ergebenden Druck von 120–130 atm 10 Minuten gehalten, unter Erhalten eines Aerogelmaterials entlüftet und zum Entfernen von Lösungsmittelspuren weiter bei 120°C getrocknet.
  • Beispiel 5
  • Die Selbstorganisation des nanobinären Mg2+- und Al3+-hydroxids wird bei Raumtemperatur durch Zufügen von Natriumcarbonat (0,025 M/20 ml) zu den Nanopartikeln (0,1 g) und 6 Stunden Rühren durchgeführt. Die Anschlämmung wurde filtriert, gewaschen, bis das Filtrat neutral war und bei 100°C im Ofen getrocknet.
  • Beispiel 6
  • Die Selbstorganisation des nanobinären Mg2+- und Al3+-hydroxids wird bei Raumtemperatur durch Zufügen von Dinatriumhydrogenorthophosphat (50 ml, 0,1 M) zu den Nanopartikeln (0,5 g) und 6 Stunden Rühren durchgeführt. Die Anschlämmung wurde filtriert, gewaschen, bis das Filtrat neutral war und bei 100°C im Ofen getrocknet.
  • Beispiel 7
  • Die Selbstorganisation des nanobinären Mg2+- und Al3+-hydroxids wird bei Raumtemperatur durch Zufügen von Kaliumdichromat (35 ml, 0,1 M) zu den Nanopartikeln (0,5 g) und 6 Stunden Rühren durchgeführt. Die Anschlämmung wurde filtriert, gewaschen, bis das Filtrat farblos war und bei 100°C im Ofen getrocknet.
  • Beispiel 8
  • Die Selbstorganisation des nanobinären Mg2+- und Al3+-hydroxids wird bei Raumtemperatur durch Lösen von 1,0 g Ibuprofen in 55 ml 0,1 M Natriumhydroxidlösung, in der Lösung, Zufügen von Nanopartikeln (0,1 g) zu der Lösung und 6 Stunden Rühren durchgeführt. Die Anschlämmung wurde filtriert, gewaschen, bis das Filtrat neutral war und bei 100°C im Ofen getrocknet.
  • Beispiel 9
  • Die Selbstorganisation des nanoternären Ni2+-Mg2+- und Al3+-hydroxids wird bei Raumtemperatur durch Zufügen von Natriumcarbonat (0,025 M/20 ml) zu den Nanopartikeln (0,1 g) und 6 Stunden Rühren durchgeführt. Die Anschlämmung wurde filtriert, gewaschen, bis das Filtrat farblos war und bei 100°C im Ofen getrocknet.
  • Die Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung sind
    • 1. Ein neues Verfahren zur Herstellung homogener nanobinärer und -ternärer Metalloxy/hydroxide.
    • 2. Die Nanomaterialien weisen eine große Oberfläche auf.
    • 3. Die Teilchengröße der Materialien ist sehr niedrig.
    • 4. Das Nanooxy/hydroxidmaterial weist mögliche Anwendungen als Katalysatoren und Adsorbentien auf.
    • 5. Die Selbstorganisation der Nanomaterialien mit Anionen führt zur Bildung von LDH.
    • 6. Das Selbstorganisationsphänomen weist mögliche Anwendungen als Biomaterialien zur kontrollierten Wirkstofffreisetzung und als Genreservoire, sowie zur Herstellung dünner Filme und Membranen auf.

Claims (29)

  1. Verfahren zur Herstellung eines homogenen nanobinären oder -ternären LDH-Metallhydroxids mit großer Oberfläche und 1–10 nm Teilchengröße nach einer Aerogelvorschrift, das die Hydrolyse eines Metallalkoxids oder eines Metallacetylacetonats in einem Lösungsmittelgemisch, das aus Alkoholen und Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist, durch die kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers oder eines Gemischs davon mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von einer Hydrothermalbehandlung und schließlich dem überkritischen Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers aus homogenem nanobinärem oder -ternärem LDH-Metallhydroxid umfaßt, wobei das Metall in dem Metallalkoxid oder dem Acetylacetonat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus im wesentlichen Mg2+ umfassenden zweiwertigen Metallionen und im wesentlichen aus Al3+ bestehenden dreiwertigen Metallionen besteht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen im Bereich von 1–5 ist und wobei das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel zum Entfernen von Lösungsmittelspuren über Nacht bei etwa 120°C getrocknet wird.
  2. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die zweiwertigen Metallionen Mg2+ und ein oder mehr zweiwertige Metallionen, die aus der aus Ni2+-, Cu2+-, Co2+-, Zn2+-, Fe2+- und Mn2+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen.
  3. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die dreiwertigen Metallionen Al3+ und ein oder mehr dreiwertige Metallionen, die aus der aus Ga3+-, Ni3+-, Co3+-, Fe3+-, Mn3+-, Cr3+-, V3+-, Ti3+-, La3+- und In3+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen.
  4. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300°C und einem Druck im Bereich von 50 bis 150 atm durchgeführt wird.
  5. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Hydrolyse die Homogenisierung von Metallvorstufen in einem Kohlenwasserstoff-Alkohol-Lösungsmittel, gefolgt von der kontrollierten Zugabe einer stöchiometrischen Menge entionisierten Wassers umfaßt.
  6. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die verwendeten Metallalkoxide aus der aus einem Methoxid, Ethoxid, Isomeren eines Propoxids, Butoxids und Pentoxids bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  7. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen 2 bis 3 ist.
  8. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das verwendete Lösungsmittelgemisch aus einem Gemisch aus einem aus Hexan, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol und Butanol ausgewählt ist.
  9. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Altern vorzugsweise über einen Zeitraum von 10 bis 12 Stunden ausgeführt wird.
  10. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Reaktionsgemisch mit einer Temperatur von 1°C je Minute hydrothermal auf eine Temperatur im Bereich von 260 bis 280°C erhitzt und 5 bis 10 Minuten unter höheren Drücken von 60 bis 120 atm gehalten wird.
  11. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Lösungsmittelgemisch unter überkritischen Bedingungen unter Erhalten eines frei fließenden Nano-LDH abgelassen wird.
  12. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Oberfläche der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 500–700 m2/g reicht.
  13. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Teilchengröße der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 1–10 nm reicht.
  14. Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das selbstorganisierte, nanostrukturierte LDH in Form einer hexagonalen, faserförmigen Membran oder eines dünnen Films erhalten wird.
  15. Verfahren zur Herstellung selbstorganisierter, schichtförmiger Doppelhydroxide, die aus homogenem, nanobinärem oder -ternärem LDH-Metallhydroxid mit großer Oberfläche und 1–10 nm Teilchengröße nach einer Aerogelvorschrift bestehen, das das Hydrolysieren eines Metallalkoxids oder Metallacetylacetonats in einem Lösungsmittelgemisch, das aus Alkoholen und Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist, durch kontrollierte Zugabe entionisierten Wassers oder eines Gemischs davon mit Alkoholen, 6 bis 16 Stunden Altern, gefolgt von einer Hydrothermalbehandlung und schließlich überkritischen Trocknen unter Erhalten eines frei fließenden Pulvers aus einem homogenen, nanobinären oder -ternären LDH-Metallhydroxid, Zufügen aus der aus Carbonaten, Phosphaten, Chromaten, Ibuprofen, Salicylsäure und Weinsäure bestehenden Gruppe ausgewählter Anionen unter Selbstorganisieren des frei fließenden Pulvers zu nanostrukturierten, schichtförmigen Doppelhydroxiden umfaßt, wobei das Metall in den Metallalkoxiden/acetylacetonaten aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus im wesentlichen Mg2+ umfassenden zweiwertigen Metallionen und im wesentlichen aus Al3+ bestehenden dreiwertigen Metallionen besteht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen im Bereich von 1–5 ist und wobei das isolierte, lösungsmittelfreie Aerogel zum Entfernen von Lösungsmittelspuren über Nacht bei etwa 120°C getrocknet wird.
  16. Verfahren wie in Anspruch 16 beansprucht, wobei die zweiwertigen Metallionen Mg2+ und ein oder mehr zweiwertige Metallionen, die aus der aus Ni2+-, Cu2+-, Co2+-, Zn2+-, Fe2+- und Mn2+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen.
  17. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die dreiwertigen Metallionen Al3+ und ein oder mehr dreiwertige Metallionen, die aus der aus Ga3+-, Ni3+-, Co3+-, Fe3+-, Mn3+-, Cr3+-, V3+-, Ti3+-, La3+- und In3+-Ionen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen.
  18. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300°C und einem Druck im Bereich von 50 bis 150 atm durchgeführt wird.
  19. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die Hydrolyse die Homogenisierung von Metallvorstufen in einem Kohlenwasserstoff-Alkohol-Lösungsmittel, gefolgt von der kontrollierten Zugabe einer stöchiometrischen Menge entionisierten Wassers umfaßt.
  20. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die verwendeten Metallalkoxide aus der aus einem Methoxid, Ethoxid, Isomeren eines Propoxids, Butoxids und Pentoxids bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  21. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das Verhältnis zweiwertiger zu dreiwertigen Metallionen 2 bis 3 ist.
  22. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das verwendete Lösungsmittelgemisch aus einem Gemisch aus einem aus Hexan, Toluol, Xylol, Methanol, Ethanol und Butanol ausgewählt ist.
  23. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das Altern über einen Zeitraum von 10 bis 12 Stunden ausgeführt wird.
  24. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das Reaktionsgemisch mit einer Temperatur von 1°C je Minute hydrothermal auf eine Temperatur im Bereich von 260 bis 280°C erhitzt und 5 bis 10 Minuten unter höheren Drücken von 60 bis 120 atm gehalten wird.
  25. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das Lösungsmittelgemisch unter superkritischen Bedingungen unter Erhalten eines frei fließenden Nano-LDH abgelassen wird.
  26. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die Oberfläche der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 500–700 m2/g reicht.
  27. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die Teilchengröße der homogenen nanobinären und -ternären Materialien von 1–10 nm reicht.
  28. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei die pulverförmigen Nanopartikel mit Natriumcarbonat/Phosphat/Chromat/Ibuprofen, Diclofenaclösung bei Raumtemperatur zu schichtförmigen Doppelhydroxiden behandelt werden.
  29. Verfahren wie in Anspruch 15 beansprucht, wobei das selbstorganisierte, nanostrukturierte LDH in Form einer hexagonalen, faserförmigen Membran oder eines dünnen Films erhalten wird.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4997704B2 (ja) * 2005-02-24 2012-08-08 富士ゼロックス株式会社 表面被覆難燃性粒子及びその製造方法、並びに難燃性樹脂組成物及びその製造方法
CN100427428C (zh) * 2006-11-27 2008-10-22 北京化工大学 一种以类水滑石涂层热分解制备化学计量铁氧体薄膜的方法
CN108560299B (zh) * 2018-04-22 2020-06-09 广东华能特种纸有限公司 一种高留着性造纸填料的制备方法
CN109607488B (zh) * 2018-11-15 2022-05-31 山西大学 一种环境友好的类水滑石纳米片的制备方法
CN110697789A (zh) * 2019-11-13 2020-01-17 南京工业大学 一种尖晶石型磁性气凝胶材料的制备方法
CN114160059B (zh) * 2021-12-03 2023-02-14 南京工业大学 一种三元FeCo2MyOx(OH)z负载氧化石墨烯气凝胶材料的制备方法
CN115010482B (zh) * 2022-05-11 2023-10-24 内蒙古大学 一种大功率用高导电氧化锌基陶瓷的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503522A1 (de) * 1995-02-03 1996-08-08 Rwe Dea Ag Herstellung gemischter schichtförmig aufgebauter Metallhydroxide sowie deren Metalloxide

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084209A (en) * 1990-11-06 1992-01-28 The Dow Chemical Company Layered mixed metal hydroxides made in non-aqueous media
WO1993022237A1 (en) * 1992-04-30 1993-11-11 J.M. Huber Corporation Method for production of synthetic hydrotalcite
US6376405B1 (en) * 1998-02-11 2002-04-23 Akzo Nobel N.V. Process for producing anionic clay using two types of alumina compounds
CA2437605A1 (en) * 2001-02-09 2002-09-19 Akzo Nobel Nv Quasi-crystalline hydrated magnesium-aluminium hydroxy carboxylates, their preparation and their use
EP1358128B1 (de) * 2001-02-09 2005-08-31 Akzo Nobel N.V. Verfahren zur herstellung von anionischem ton

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19503522A1 (de) * 1995-02-03 1996-08-08 Rwe Dea Ag Herstellung gemischter schichtförmig aufgebauter Metallhydroxide sowie deren Metalloxide

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem. Mater., 2002, 14, 2922-2929 *
Microporous and Mesoporous Materials 39 (2000) 229-247 *

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