锌铝水滑石的制备及表征

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Zn-Al类水滑石的制备和表征

专业：化学工程与工艺姓名：陈国栋指导老师：刘志远

摘要：本实验采用共沉淀法合成插层水滑石（Zn/Al LDHs）,做了对原料金属离子在不同配料比、不同pH值及不同回流比下的多组实验，来分析以上因素对产物结构的影响，最后利用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FT-IR）对插层产物的结构进行了表征，来了解锌铝水滑石的可插层性，在不同条件下产物的结构均有差异，根据插层空间的大小来插入不同的物质，通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FT-IR）对插层产物的结构的表征来，来确定制备产品的适宜条件，来改善水滑石的性能，以增强它的使用价值和应用范围。关键字：类水滑石，插层，共沉淀

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF Zn-Al

HYDROTALCITE-LIKE COMPOUNDS ABSTRAT

Zn-AL layered double hydroxides (Zn-AL LFHs) were successfuiiy synthesized using the co-precipitation method. In this experiment synthetic parameteers such as the Ph value and the ratios of raw materials were varied to make their influences on the structure of Zn-AL LDHs.sample characterization was carried out using X-ray diffraction(XRD),

and Fourier transform infrard(FT-IR) spectroscopy To understand the Zn-Al hydrotalcite can be inserted layer, under different conditions the product structures are different, according to the size of the space of intercalation into different substances, by X ray diffraction ( XRD ) and Fourier-transform infrared ( FT-IR ) on the intercalation product structure characterization, to determine the product preparation suitable conditions, to improve the performance of hydrotalcite, to enhance its use value and application scope. Key word:Hydrotalcite Like Compound, Insert layer，co-precipitation

1．绪论

水滑石（Layer Double Hydroxides,简称LDHs）是一类典型的阴离子型层状材料，并与其衍生物类水滑石、柱撑水滑石统称为层状双金属氢氧化物，,水滑石类化合物（英文名称：Hydrotalcite-Like Compounds，简称HTLCs）,其化学组成通式为:[M2+1-x M3+x(OH)2]+x(A n-)x/n.mH2O [1]。是一类具有层状结构的新型的无机功能材料。Hochstetter首先于1842年在片岩矿层中发现了天然的水滑石矿；在他的影响下，而后来人们就开始对其结构不断进行研究，最初是在二十世纪初由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用；Allmann等人于二十世纪六十年代末首次确认了LDH

的层状结构；并且随着现代分析技术和测试手段的发展，1990年以后，人们对LDHs结构和性能进行不断的研究[2]。

由于LDHs具有特殊的层状结构，并且其层间离子具有可交换性，这为我们提供了一种既简单又方便的方法，来取代层间可供阴离子，从而可合成出一系列不同的层状材料，在催化、工业、医药、吸附剂、离子交换剂及功能助剂方面有广阔的应用前景[3]，

1.1类水滑石的分类

1.1.1染料类插层水滑石

对于偶氮类化合物来说，其具有顺反两种几何异构体，且反式比顺式稳定，这两种异构体在一定条件（光照或加热条件）下能相互转化，将其插在水滑石中，会使该物质的颜色变得鲜艳，各种性能也会更加稳定。有这样的优点，故被广泛用于染料。由于染料类插层水滑石具有这样特殊的结构特征，近些年，在处理阴离子废水方面，提供了一个新思路。姚铭[4]等人用不同的方法制备了Zn/AL-甲基橙阴离子水滑石，并且研究了不同产物的阴离子吸附能力，何书珩等[4]人采用共沉淀法制备了Zn/AL-AO7LDHs,他们分析了其结构特征，并与实验结果进行了对比，由于水滑石具有独特的层板堆叠结构特征，层间表面很难再化学反应中得到利用，他们为了深入探索水滑石插层结构的应用，对得到的Zn/AL-AO7 LDHs产物又进行了层板剥离实验。对其结构进行了深入的研究。

1.1.2 生色基团插层水滑石

由于类水滑石中具有插层间维持其电荷平衡的并可以用来交换的阴离子，通过这些阴离子之间相互交换，可以在层间插入不同种类的可以改变类水滑石性能和结构阴离子，进而就能制备出一类具有特殊性质的材料，如;光、电、磁等方面的功能材料，李蕾等[5]人利用该材料的可插层性能，研究了一对具有给体-受体性质的发色团香豆素-3-（3-CCA）与9-蒽甲酸（9-ACA）客体，一起插入层状锌铝水滑石主体中，构成一类新型的无机-有机超分子结构体系的功能材料，这种物质通过主体与客体之间的协同作用以及限域空间内客体分子微环境的改变，使客体之间能够使光诱导电子转移和能量传递，进而使得该物质产生了一种特殊的光物理化学作用，这将是一类具有潜在应用价值的层状光储存材料和转化材料。

1.1.3 医药类插层水滑石

由于类水滑石物质具有特殊的可插层性能和层间离子的可交换性能，如：药物卡托普利是一种血管紧张素转换酶抑制剂，它对降低血压具有很好的功能，同时也对心脏、肾脏和血管等也具有独特的保护作用。现在, 卡托普利已经不再仅仅被人们当做降压药来使用，还被广泛运用于治疗心血管系统、泌尿系统及内分泌系统等多种疾病，但是，卡托普利的热稳定性不是很好，在比较低温度下就能氧化分解，因为它有这样这样的不足夏盛杰等[6]人采用共沉淀和离子交换的方法将卡托普利插入锌铝水滑石层间，研究了这种新型的药物-无机复