20130427—增大比表面积—合成水滑石插层材料文献总结

一. 葡萄糖插层材料

参考文献：雷志轶. 新型高比表面固体碱催化剂制备、结构及其性能研究[D]. 北京化工大学, 2009.

部分工作：以成核晶化隔离法合成MgAl-LDHs，然后将MgAl-LDHs前驱体加入到一定浓度的葡萄糖溶液中进行交换，制备出了葡萄糖插层的具有高比表面的MgAl-LDHs材料。考察了含碳量，镁铝比，焙烧温度对MgAl-LDHs焙烧产物的结构及其性能的影响。采用苯酚吸附法表征焙烧产物的总碱量，并测试了其催化苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel反应的催化性能。

机理：“在LDHs晶化过程中引入糖类分子作为碳源，使LDHs的晶化与糖分子碳化同时发生组装形成整体均一，组成和结构可调变的LDHs/C型杂化复合前体。”

碳化——生物质在缺氧或贫氧条件下，以制备相应的炭材为目的的一种热解技

术．其过程与生物质，木纤维，木质素的分解同步。脱水碳化指的是将有机物去

掉其他元素留下碳（维基百科）。

葡萄糖的熔点：

α-D-glucose: 146℃

β-D-glucose: 150℃

附表：

表1 镁铝比为3，不同含碳量的插层水滑石焙烧产物的比表面和孔径分布参数

表2 500℃焙烧产物碱性参数

表2总结：可以看到随着葡萄糖的插入量增加，碱性位数量和比表面积不断增加，由于比表面增加的幅度大于碱量增加的幅度，碱性位密度则逐渐降低。到n C/n金属离子＝2.5时，碱量、比表面积分别由不掺葡萄糖时的230 umol phenol/g和61.24 m2/g增加到450 umol phenlo/g 和282.44 m2/g，碱性位密度由原来的3.76 umol phenol/m2降至1.59 umol phenol/m2。

表3不同焙烧温度下得到样品的比表面积和孔径分布参数

二.十二烷基硫酸钠插层材料

例1

参考文献：陶奇，何宏平等. 一种层间距可控型有机硅烷嫁接水滑石的原位共沉淀合成方法[P]. CN，102616750(2012).

主要工作：利用表面活性剂的插层作用对水滑石层间高度进行调节，在水滑石晶体形成时利用有机硅烷水解产生的Si—OH与黏土矿物表面羟基原位缩合改善矿物表面的亲和性。采用原位共沉淀法合成了有机硅烷嫁接的Mg-Al，Zn-Al，Cu-Al，Ca-Fe，Ni-Cr，Ca-Al水滑石。

实验主要材料：硝酸镁，硝酸铝，十二烷基硫酸钠，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，乙醇

合成方法：

例：19.2 g硝酸镁和9.4 g硝酸铝溶于90ml去离子水（溶液A）；

8 gNaOH和1.4 g十二烷基硫酸钠溶于50ml 去离子水（溶液B）；

7.0 mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于50 ml 乙醇（溶液C）；

溶液A和B逐滴加入100ml 去离子水中，开始出现沉淀时立即滴加C；控制PH值为10。加完后搅拌6 h，用去离子水和乙醇各洗3次。80℃干燥12h。

参考方法：合成中引入十二烷基硫酸钠

实施步聚：

（1）配制硝酸镁和硝酸铝混和溶液A;

（2）配制NaOH和十二烷基硫酸钠混和溶液B;

（3）A和B逐滴加入一定量的去离子水中，控制溶液的PH值为10；搅拌一定时间，洗样干燥。

例2

参考文献：CLEARFIELD A，KIEKE M，KWAN J et al. Intercalation of dodecyl sulfate into layered double hydroxides[J]. journal of Inclusion Phenomena And Molecular Recognition in Chemistry. 1991, 11: 361-378.

主要工作：通过两种方法合成出十二烷基硫酸根插层的镁铝水滑石，一是先合成水滑石，再采用离子交换合成；二是在合成过程中引入十二烷基硫酸根，直接合成出插层材料。对合成的样品作了一系列表征，包括XRD粉末衍射，TG，元素分析，IR。另外对有机插层的方式进行了计算机模拟。

实验材料：MgCl

，AlCl3，十二烷基硫酸钠等。

2

合成步骤：

（1）交换法：

按比例配制1mol/L的混和金属盐溶液A；70 ℃，快速搅拌下将溶液A和2 mol/L 的NaOH溶液同时滴加到含有100 mL去离子水的烧杯中；控制溶液的PH值为10。滴加完毕后继续搅拌4~24 h，此过程中保持水量不变。沉淀用去离子水洗至无Cl-，70 ℃干燥过夜。

将所得水滑石按1g：20 mL去离子水的比例配成溶液，将0.7 M的十二烷基硫酸钠溶液加入到上述溶液中（硫酸盐与LDH的摩尔比为0.1~2），控制PH=10，搅拌4~24 h 后先用去离子水洗三次（每次200 mL），再用甲醇洗两次（每次100 mL）,干燥。

（2）直接法：

按比例配制1mol/L的混和金属盐溶液A；硫酸盐与LDH按摩尔比为2~3溶解在

NaOH溶液中，配成溶液B；70 ℃，快速搅拌下将溶液A滴加到溶液B中，控制溶液的PH值为10。滴加完毕后继续搅拌4~24 h，此过程中保持水量不变。沉淀先用去离子水洗三次（每次200 mL），再用甲醇洗两次（每次100 mL）,干燥。（洗涤方法文献中标注为“同上”）

注：所有操作均在N2氛围下进行，去离子水均去除了CO2。

对碱性的影响：

附图——计算机模拟有机离子的层间排列方式

（1）（2）（3）

三.醋酸根插层的水滑石

参考文献：Prevot V，Forano C，Besse J P. Intercalation of anionic oxalato complexes into layered double hydroxides[J]. Journal of solid State Chemistry.2000, 153: 301-309.

制备方法：离子交换法——首先制备层间阴离子为Cl-的水滑石（文中合成了ZnAl-Cl，ZnGa-Cl，ZnCr-Cl水滑石），然后与含阴离子插层材料的钾盐交换（如[K3Al(C2O4)3]3·H2O，[K3Fe(C2O4)3]3·H2O等），交换时有机阴离子应该较LDH过量（摩尔比）。ZnAl-Cl水滑石经醋酸根插层后其层间距由原来的0.786 nm变到0.991 nm(以[K3Al(C2O4)3]3·H2O为插层材料)