采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬多元納米水滑石制備方法領(lǐng)域，尤其涉及一種采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]菱鎂礦是遼寧省的優(yōu)勢(shì)資源之一，遼寧菱鎂礦儲(chǔ)量占世界的1/4，但菱鎂礦產(chǎn)業(yè)卻處于“一等原料，二等加工，三等產(chǎn)品，四等價(jià)格”的狀況。因此，必須重視鎂質(zhì)化工產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)，拓展鎂質(zhì)材料在農(nóng)業(yè)、建材等領(lǐng)域的應(yīng)用，加快鎂質(zhì)材料行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新步伐，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、新產(chǎn)品。
[0003]水滑石類(lèi)化合物(簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)DHs)是一類(lèi)具有廣闊應(yīng)用前景的陰離子層狀化合物，層板內(nèi)陽(yáng)離子和層間陰離子具有可交換性，有特殊的的記憶功能，具有一定的弱堿性，是一類(lèi)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的層狀材料，受到了工業(yè)和學(xué)術(shù)研宄的廣泛關(guān)注。以水滑石類(lèi)材料為原料所得到的衍生復(fù)合氧化物作為固體酸堿催化劑、氧化還原催化劑和催化劑載體得到了日益增長(zhǎng)的關(guān)注。同時(shí)水滑石類(lèi)化合物在水體污染治理中作為高效陰離子吸收劑和催化載體得以利用，并展現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。特別是在納米復(fù)合材料的研宄中，水滑石作為一種常見(jiàn)的納米層狀材料而被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有研宄中，采用天然菱鎂礦礦粉僅合成過(guò)二元鎂鋁納米水滑石。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，該方法工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，能充分利用菱鎂礦粉塵，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，可按如下步驟依次進(jìn)行:
(1)將研磨過(guò)篩的天然菱鎂礦經(jīng)焙燒后制得氧化鎂；
(2)將所得氧化鎂與硝酸反應(yīng)制得硝酸鎂；
(3)再向所制硝酸鎂溶液中加入二價(jià)或三價(jià)金屬離子的硝酸鹽及尿素制得溶液I;
(4)將溶液I在油浴102?110°C，溫度在90?100°C條件下，持續(xù)攪拌10?12小時(shí)，控制轉(zhuǎn)速在200?400r/min，獲得溶液II ；
(5)將溶液II放入真空干燥箱中，溫度控制在90?95°C，靜態(tài)晶化16?20h；
(6)將步驟(5)所得溶液進(jìn)行抽濾，并用去離子水對(duì)抽濾后的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，至洗滌液澄清為止，獲得固體產(chǎn)物III ;
(7)將固體產(chǎn)物III置入真空干燥箱中進(jìn)行干燥，溫度控制在90?95°C，時(shí)間15?
20h ；
(8)干燥后的固體產(chǎn)物III經(jīng)研磨后即得目的產(chǎn)物多元納米水滑石。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述M( II )為Mg、Zn或Ni離子等；所述M(III)為Al、Fe或Co離子等。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明步驟(I)所述天然菱鎂礦為天然產(chǎn)出的菱鎂礦礦石；其中:MgCO3S 96%，雜質(zhì)含量彡4%。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(3)中，尿素與硝酸根的摩爾比η(尿素:硝酸根)=1?4 ;溶液中Μ( II )與M(III)的摩爾比η[Μ( II ):Μ( III) ]=1?4 ;其中:Μ( II )為二價(jià)金屬離子;M( III)為三價(jià)金屬離子。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為3?9mol/L。
[0011]本發(fā)明充分利用天然菱鎂礦富鎂的特點(diǎn)，其制備方法簡(jiǎn)單，成本低，通過(guò)合理的工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化原料配比，能有效利用菱鎂礦的粉塵，在資源深加工與綜合利用方面效果明顯，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明書(shū)。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0013]圖1 為本發(fā)明 n(尿素 / 硝酸根)=3 時(shí)，n(Zn:Mg:A1)=1:1:1 和 η (Mg: Al) =2:1 的水滑石XRD譜圖。
[0014]圖2-1及圖2-2為本發(fā)明三元Zn-Mg-Al水滑石的SEM圖。
[0015]圖3為本發(fā)明η(尿素/硝酸根)=3時(shí)，n(Zn:Mg:Al:Fe)=2:2:1:1的水滑石XRD譜圖。
[0016]圖4-1及圖4-2為本發(fā)明四元Zn-Mg-Al-Fe水滑石的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1。
[0018]本實(shí)施例中用天然菱鎂礦制備Zn-Mg-Al水滑石的具體步驟為:
(1)將天然菱鎂礦礦石破碎、磨細(xì)在馬弗爐煅燒主要得氧化鎂；
(2)將取煅燒后的菱鎂礦6.25g (含Mg約0.15mol)與6mol/L硝酸50ml反應(yīng)得硝酸鎂，并抽濾得濾液(硝酸鎂);
(3)將所制硝酸鎂與硝酸鋅、硝酸鋁及尿素按如下摩爾比:n[(Mg+Zn)/Al]=2;n(尿素/ 硝酸根)=3，n(Mg/Zn)=l，加 44.62gZn (NO3)2.6Η20、56.2695g Al (NO3) 3.9H20、尿素 189g和去離子水200ml混合得溶液I ;
(4)將溶液I移至密閉容器I中，在油浴105°C左右，控制體系在90-100°C之間，持續(xù)攪拌11小時(shí)，控制轉(zhuǎn)速在300r/min，獲得溶液II ；
(5)將溶液II轉(zhuǎn)入容器II中，放入真空干燥箱中，控制溫度在95°C，靜態(tài)晶化18h；
(6)將溶液II進(jìn)行抽濾，并用去離子水對(duì)抽濾后固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，至洗滌液澄清為止，獲得固體產(chǎn)物III;
(7)對(duì)固體產(chǎn)物III放在真空干燥箱進(jìn)行干燥:控制溫度90°C，時(shí)間18h;
(8)干燥后的固體產(chǎn)物III研磨得Zn-Mg-Al水滑石粉。
[0019]參見(jiàn)圖1，可以明顯能夠看到三元Zn-Mg-Al-LDH水滑石最高的衍射峰要比二元Mg-Al水滑石的衍射峰高，說(shuō)明該法合成的三元Zn-Mg-Al水滑石比二元Mg-Al水滑石的結(jié)晶程度好。
[0020]從圖2中可以看出三元Zn-Mg-Al水滑石的粒徑非常小，大約在20nm左右，為層片狀結(jié)構(gòu)，而且其整體像花瓣一樣。
[0021]實(shí)施例2。
[0022]本實(shí)施例中用天然菱鎂礦制備Zn-Mg-Al-Fe水滑石的具體步驟為:
(1)將天然菱鎂礦礦石破碎、磨細(xì)在馬弗爐煅燒主要得氧化鎂；
(2)將取煅燒后的菱鎂礦6.25g (含Mg約0.15mol)與6mol/L硝酸50ml反應(yīng)得硝酸鎂，并抽濾得濾液(硝酸鎂);
(3)將所制硝酸鎂與硝酸鋅、硝酸鋁、硝酸鐵及尿素按如下摩爾比:n[(Mg+Zn)/(Al+Fe)]=2 ;n (尿素 / 硝酸根)=3 ；n(Mg/Zn) =1 ；n(Al/Fe) =1 加 44.6235gZn (NO3)2.6Η20、28.1250g Al (NO3) 3.9Η20、30.3015gFe (NO3)3.9Η20、尿素 189g 和去離子水 200ml 混合得溶液I ;
(4)將溶液I移至密閉容器I中，在油浴105°C左右，控制體系在90-100°C之間，持續(xù)攪拌11小時(shí)，控制轉(zhuǎn)速在300r/min，獲得溶液II ；
(5)將溶液II轉(zhuǎn)入容器II中，放入真空干燥箱中，控制溫度在95°C，靜態(tài)晶化18h；
(6)將溶液II進(jìn)行抽濾，并用去離子水對(duì)抽濾后固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，至洗滌液澄清為止，獲得固體產(chǎn)物III;
(7)對(duì)固體產(chǎn)物III放在真空干燥箱進(jìn)行干燥:控制溫度90°C，時(shí)間18h;
(8)干燥后的固體產(chǎn)物III研磨得Zn-Mg-Al-Fe水滑石粉。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，其特征在于:按如下步驟依次進(jìn)行: (1)將研磨過(guò)篩的天然菱鎂礦經(jīng)焙燒后制得氧化鎂； (2)將所得氧化鎂與硝酸反應(yīng)制得硝酸鎂； (3)再向所制硝酸鎂溶液中加入二價(jià)或三價(jià)金屬離子的硝酸鹽及尿素制得溶液I; (4)將溶液I在油浴102?110°C，溫度在90?100°C條件下，持續(xù)攪拌10?12小時(shí)，控制轉(zhuǎn)速在200?400r/min，獲得溶液II ； (5)將溶液II放入真空干燥箱中，溫度控制在90?95°C，靜態(tài)晶化16?20h； (6)將步驟(5)所得溶液進(jìn)行抽濾，并用去離子水對(duì)抽濾后的固體產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌，至洗滌液澄清為止，獲得固體產(chǎn)物III ; (7)將固體產(chǎn)物III置入真空干燥箱中進(jìn)行干燥，溫度控制在90?95°C，時(shí)間15?20h； (8)干燥后的固體產(chǎn)物III經(jīng)研磨后即得目的產(chǎn)物多元納米水滑石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，其特征在于:所述二價(jià)金屬離子為Mg、Zn或Ni離子；所述三價(jià)金屬離子為Al、Fe或Co離子。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，其特征在于:步驟(I)所述天然菱鎂礦為天然產(chǎn)出的菱鎂礦礦石；其中:MgCO3S 96%，雜質(zhì)含量< 4%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，尿素與硝酸根的摩爾比η(尿素:硝酸根)=1?4 ;溶液中M( II )與M(III)的摩爾比n[M( II ):M(III)]=1?4 ;其中:M( II )為二價(jià)金屬離子;M(III)為三價(jià)金屬離子。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，其特征在于:所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為3?9mol/L。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬納米水滑石制備方法領(lǐng)域，尤其涉及一種采用菱鎂礦制備多元納米水滑石的方法，可按如下步驟依次進(jìn)行：（1）將天然菱鎂礦經(jīng)焙燒后制得氧化鎂；（2）將氧化鎂與硝酸反應(yīng)制得硝酸鎂；（3）再向硝酸鎂溶液中加入二價(jià)或三價(jià)金屬離子的硝酸鹽及尿素制得溶液Ⅰ；（4）將溶液Ⅰ在油浴條件下，攪拌獲得溶液Ⅱ；（5）將溶液Ⅱ放入真空干燥箱中，靜態(tài)晶化；（6）將所得溶液進(jìn)行抽濾，洗滌，至洗滌液澄清為止，獲得固體產(chǎn)物Ⅲ；（7）將固體產(chǎn)物Ⅲ進(jìn)行干燥；（8）干燥后的固體產(chǎn)物Ⅲ經(jīng)研磨后即得目的產(chǎn)物。本發(fā)明成本低廉，能充分利用菱鎂礦粉塵，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類(lèi)】C01G9/00, B82Y30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104961150
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510376531
【發(fā)明人】雷博林, 張悅, 張連紅, 梁紅玉, 顧貴洲
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日