纳米晶MgAl水滑石的水热合成及合成机理
纳米晶Mg-Al水滑石的水热合成及晶粒度调控
调 控
成参数 如温 度 、时 间、碱度 以及前驱物 的类 型等 因素对
纳米 晶 ＭｇＡ ． １水滑 石 晶粒度 和相组合 方式的影响 ，提 出 了调控产 物 晶粒度 的具体方法 。
材料 晶粒度大 小和 形状 的调控 ， 是纳米 材料制备 中非 常 关键 的 问题 ，也是可控化 学合成研 究的重要 内容之 一。
本文 以水热法制备 ＭｇＡ１ Ｄ 为 例，系统的研究 了合 ． Ｈｓ Ｌ
高温度 、延 长反应 时间、适度提 高碱 度 ，均会使 晶粒度
均 匀增 大。其 它条 件相 同时，前驱 物问 的竞争 性水解 能
中图分类号 ： Ｔ ３ １ ７ ３ Ｂ ２ ；０ ２ 文献 标识码 ：Ａ 文章编号 ： １０ ．７ １２ ０ ） ０ １９ ３ （０ ７增刊．８ １０ ２ １－ ４
２ 实
验
１ 引 言
类 水 滑 石 型 化 合 物 又 称 层 状 双 金 属 氢 氧 化 物 （Ｄ ） Ｌ Ｈｓ，具类似 于水镁石 的层 状结构 。Ｌ Ｈｓ层 中因部 Ｄ 分二价 阳离子被三 价阳离子替代 ，使层板 带正电荷 ，为 平衡 电荷，层间充填有 阴离子 以及水分子， 通式表示 可用 为：ＭＺ ＿ ￣ｏ Ｉ２ ＋Ａ ） ｍ ２ Ｍ ＝Ｍｇ Ｍｎ ［ ＋ｘ Ｘ ￣ ）ｘ （ ● ・ Ｈ ０， ｌＭ 】 ， ，
／ ｎ ｍｉ；求晶粒度 时采用 步进扫 描 ，步长为 ００ 。，每步 ． ２ 停 留时间为 ２ ｓ ０ 。微形貌 观察用 Ｆ Ｉ ｉ ｏ ２ ０场发射扫 Ｅ ｒ ｎ ０ Ｓｉ
描 电子显微镜 。
较 强的碱 性条件下 发生共沉 淀反应而 成。 共沉淀 法制备 的Ｌ Ｈｓ 晶度 较低 ，须 经过水热 反应 等后处 理 ，制 备 Ｄ 结 过程 比较 繁琐 。 焙烧 复原法和 离子交换法属 于 间接 合成 法 ，主要 是用 已合成 的Ｌ Ｈｓ Ｄ 化合 物为前驱 体 ，进 一 步 制 备层 间含 不同阴离子Ｌ ｓ ＤＨ 。 水热 法 一般 是指 固液相 混合 物与 水 或有 机溶 剂 在
纳米mgo和mgal_2o_4尖晶石的制备与表征 -回复
纳米mgo和mgal_2o_4尖晶石的制备与表征-回复纳米MgO和MgAl2O4尖晶石的制备与表征引言：纳米材料因其独特的物理和化学性质，已经成为当今材料科学领域的研究热点。
其中，纳米MgO和MgAl2O4尖晶石材料以其优异的性能在催化、电子、光电和医学等多个领域展示了广泛的应用前景。
本文将重点介绍纳米MgO和MgAl2O4尖晶石的制备与表征方法及其在材料科学和应用中的应用。
一、纳米MgO尖晶石的制备与表征1. 制备方法：（1）溶胶-凝胶法：将适量的镁盐在有机溶剂中转化为溶胶，加入适量的表面活性剂并加热搅拌，使溶胶基体形成凝胶；将凝胶进行干燥和煅烧得到纳米MgO尖晶石。
（2）永磁球磨法：将镁粉和适量的矩阵粉体（如Al2O3）放入球磨机内进行机械合金化处理，随后通过热处理可以获得纳米MgO尖晶石。
（3）气相沉积法：将镁源和氧源在高温和高压的条件下反应产生纳米颗粒。
2. 表征方法：（1）透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）：利用TEM和SEM观察纳米MgO尖晶石的形貌、尺寸和分布情况。
（2）X射线衍射（XRD）：通过XRD技术分析纳米MgO尖晶石的相结构和晶体结构。
（3）比表面积测试：利用比表面积测试仪测量纳米MgO尖晶石的比表面积，评估其颗粒尺寸和孔隙特性。
二、纳米MgAl2O4尖晶石的制备与表征1. 制备方法：（1）共沉淀法：将镁盐和铝盐溶液在适当条件下缓慢混合，形成沉淀，经过水洗和干燥处理后，通过高温煅烧产生纳米MgAl2O4尖晶石。
（2）水热法：将适量的镁盐和铝盐溶解在水中，并加入适量的硝酸铵，将混合液封装入高压容器中，在高温高压条件下反应形成纳米MgAl2O4尖晶石。
2. 表征方法：（1）X射线衍射（XRD）：通过XRD技术分析纳米MgAl2O4尖晶石的相结构和晶体结构。
（2）傅里叶变换红外光谱（FTIR）：通过FTIR分析纳米MgAl2O4尖晶石的分子结构和化学键信息。
（3）能谱分析（EDS）：通过EDS技术分析纳米MgAl2O4尖晶石中元素的相对含量，评估制备方法的纯度和合成质量。
水热法制备Zn_Mg_Al花状水滑石_高昆(1)
）
x/n
·z H2 O ， 其中： M （ Ⅱ ） 为二价金属阳离子；
M（ Ⅲ） 为三价金属阳离子； A n － 为阴离子。 类水滑
收稿日期： 2012 － 11 － 06 ； 定用日期： 2012 － 12 － 20 “创新团队计划” 2011］ 87 号） ； 南京工业大学青年教师基金资助（ 39701007 ） 基金项目： 江苏省 资助项目（ 苏政科［ E － mail： wangxiaozu@ njut． edu． cn。 作者简介： 高 昆（ 1987 － ） ， 男， 硕士研究生。联系人： 汪效祖， 副教授， 电话： 025 － 83587212 ，
产品在8010h得到白色粉末即为znmgal水滑石简称ldh记为样品znmgal水滑石的记忆效应2ohymgznmgalznmgal水滑石层状结构属于六方晶系根据xrd衍射图可以计算出其晶胞系数原子排列密度与该晶面中原子组成比及层板上的原子半径有关且2d110为晶胞厚度主要与层将样品finechemicals1283d003debye持不变进znmgal水滑石具有良好的记忆效应
+ H2 O → Zn x Mg y Al z （ OH ） 2 · n H2 O ， y、 z 分别表示 式 中： x 、
Zn2 + 、 Mg2 + 、 Al3 + 的物质的量。 ZnMgAl 水滑石层状结构属于六方晶系， 根据 XRD 衍射图可以计算出其晶胞系数 a 和 c。 a 为相 邻六方晶胞中金属离子的距离， 反映 （ 110 ） 晶面的 原子排列密度， 与该晶面中原子组成比及层板上的 原子半径有关， 且 a = 2 d110 ； c 为晶胞厚度， 主要与层
镁铝水滑石的水热合成及表征
Controllable synthesis and characterization of thermal stabilizer Mg-Al-LDHs
第 51 卷 第 6 期 圆园19 年 6 月
无机盐工业 INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY
镁铝水滑石的水热合成及表征
灾燥造援51 晕燥援6 Jun.袁圆园19
吕 品 1袁施春辉 1袁李 伟 2袁仲剑初 2
渊1.辽宁省人民政府工业特种资源保护办公室袁辽宁沈阳 110032曰2.大连理工大学 精细化工国家重点实验室袁化工学院材料化工系冤
摘 要院用一步水热法制得的氢氧化镁作为镁源袁采用高过饱和共沉淀水热法制备镁铝水滑石遥 考察了水热温 度尧水热时间尧氢氧化镁合成条件尧晶种等条件对合成水滑石的晶体结构尧尺寸尧形貌及比表面积的影响遥 结果表明院 采用水热温度为 150 益尧水热时间为 3 h 合成的氢氧化镁作为原料时袁在水热温度为 190 益尧水热时间为 12 h 条件下 制得水滑石的比表面积最小袁形貌和结构规整曰原料氯化镁中三氧化二硼杂质质量分数为 0.020%时袁会促进水滑石 晶粒径向尺寸和厚度的增加曰添加晶种会明显减小水滑石的比表面积袁最佳添加量为 0.5%渊质量分数冤遥 在以上最佳 条件下袁最终制得水滑石的比表面积达到 10.33 m2/g袁水合粒径为 878 nm遥
Abstract院Mg-Al Hydrotalcite was prepared by a high super鄄saturation co鄄precipitation hydrothermal method using Mg渊OH冤2 as magnesium source.Mg 渊OH冤2 was synthesized by one鄄step hydrothermal method.The effect of hydrothermal temperature袁 hydrothermal time袁synthesis conditions of Mg渊OH冤2 and seed addition on the crystal structure袁size袁morphology and BET of LDHs were studied.The results showed that when the hydrothermal temperature was 190 益 and the hydrothermal time was 12 h袁the specific surface area of the obtained hydrotalcite was the smallest袁and the morphology and structure were regular. When the magnesium hydroxide synthesized at 150 益 for 3 h was used as the raw material.When the mass fraction of boron impurities in the raw material was 0.020%袁the grain size and thickness of the hydrotalcite were promoted曰the addition of the seed crystals significantly reduced the specific surface area of the hydrotalcite袁and the optimum addition amount was 0.5% 渊mass fraction冤.The product synthesized under optimum conditions exhibited a specific surface area of 10.33 m2/g and a thermal particle of 878 nm. Key words院Mg-Al Hydrotalcite曰high super鄄saturation co鄄precipitation hydrothermal method曰crystal structure
Zn-Mg-Al型类水滑石纳米颗粒制备及晶体结构
Zn-Mg-Al型类水滑石纳米颗粒制备及晶体结构姜鹏;侯万国;韩书华;胡季帆;李冬青【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2002(023)001【摘要】采用液相非稳态共沉淀法合成了锌镁铝类水滑石（Zn-Mg-Al-HTlc）颗粒, 考察了其化学组成、晶体结构、粒子形貌及原料配比的影响等. 结果表明, Zn-Mg-Al-HTlc样品中的n(Zn)/n(Zn+Mg+Al)比原料配比低, 而n(Mg)/n(Zn+Mg+Al)基本无变化. n(Al)/n(Zn+Mg+Al)（x）在0.22～0.40范围内是纯类水滑石相, 超出此范围时出现异相; x<0.22时出现ZnO相; x>0.40时出现Al(OH)3相. 所制备的Zn-Mg-Al-HTlc颗粒的晶胞参数a=0.27～0.32 nm, c=2.27～2.42 nm, 层间距在0.75～0.81 nm之间, 层间通道的高度约0.30 nm. 样品颗粒均为较规则的六边形片状粒子. XRD-Scherrer公式计算结果表明, 粒子的平均晶粒度在30～45 nm之间. TEM结果表明, 平均颗粒度随x的值趋于减小, x<0.33时平均颗粒度基本小于100 nm. x值相近, Zn含量增加, 平均颗粒度有增大趋势; n(Zn)/n(Al)相近, Mg含量增加, 平均颗粒度有减小趋势.【总页数】5页(P78-82)【作者】姜鹏;侯万国;韩书华;胡季帆;李冬青【作者单位】山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室;山东大学物理系,济南,250100;多伦多大学机械和工业工程系，加拿大安大略，M5S 3G8【正文语种】中文【中图分类】O648.15【相关文献】1.Zn-Mg-Al类水滑石催化剂催化制备生物柴油的研究 [J], 孙广东;李瑞娇;吴谋成2.X型Gemini表面活性剂改性类水滑石的制备及其吸附对甲酚性能 [J], 毕浩宇;梁亚琴;李燕3.Zn-Mg-Al类水滑石催化剂催化制备生物柴油的研究 [J], 何晗;李山珊;王媛4.脱水Ni-Fe类水滑石的制备及其作为环保型催化剂用于生物质糠醛的高选择性缩醛化反应 [J], 程淑艳;寇佳伟;程芳琴5.Mg-Zn-Al-Fe型类水滑石纳米颗粒的制备及表征 [J], 郭雄华;侯万国;王书瑞;高艳安因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微波水热法制备Mg-Al水滑石纳米晶
微波水热法制备Mg-Al水滑石纳米晶
王永在;陈志伟;郭红
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2008(37)5
【摘要】以MgO和Al(OH)3为起始反应物,用微波水热法在180℃反应30 min,可以制备出平均晶粒度约35 nm的高结晶度单相纳米晶Mg-Al水滑石。
用XRD、SEM对合成产物进行了表征。
随反应温度升高和时间的延长,合成产物中杂相减少,Mg-Al水滑石晶粒度逐渐增大。
在180℃反应仅1 min,即可获得平均晶粒度为约27 nm Mg-AlLDHs,杂相只有微量MgO。
微波水热法能够促进起始反应物快
速水解,形成Mg-Al LDHs晶核和晶粒长大。
【总页数】5页(P1219-1223)
【关键词】纳米晶;Mg-Al水滑石;微波水热合成
【作者】王永在;陈志伟;郭红
【作者单位】山东理工大学分析测试中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB321
【相关文献】
1.纳米晶Mg-Al水滑石的水热合成及晶粒度调控 [J], 王永在;孟繁涛;郭红;刘铭
2.结构调节剂辅助水热法制备分等级Mg-Al水滑石焙烧产物及其Cr(Ⅵ)吸附性能[J], 李广济;蔡卫权;谈立君;吴选军
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镁铝水滑石的水热合成及表征
镁铝水滑石的水热合成及表征引言在无机化学领域中，水热合成方法被广泛应用于制备金属氧化物和无机材料。
本文将讨论一种常见的水热合成反应——制备镁铝水滑石，并对其进行表征。
一、水热法的原理和优势1.1 水热法的原理水热法即利用高温高压的水环境，在合适的反应条件下，通过水的性质和反应物之间的相互作用，促使反应物发生结构变化从而制备出所需的产物。
1.2 水热法的优势•水热法无需使用有机溶剂，对环境友好。
•水热法能够在相对温和的条件下进行反应，节约能源。
•水热法有利于晶体的生长和形貌的控制。
二、镁铝水滑石的水热合成方法2.1 反应物的选择与配比镁铝水滑石的化学式为MgAl₂(SiO₄)₃·nH₂O，其中Mg和Al为金属离子，SiO₄为四面体结构的硅酸根离子。
水热合成镁铝水滑石的基本反应为：Mg²⁺ + Al³⁺ + 3SiO₄²⁻ + nH₂O →MgAl₂(SiO₄)₃·nH₂O2.2 反应条件的控制水热合成反应需要控制适当的温度、压力和反应时间，这些条件对产物的晶体结构和形貌具有重要影响。
•温度：合适的反应温度可促进晶体生长和结晶度的提高。
一般情况下，温度范围为100-200°C。
•压力：一定的压力可使反应物更好地溶解，促进反应进行。
•反应时间：反应时间的控制也是获得高纯度产物的关键。
通常情况下，反应时间为数小时至数天。
2.3 反应装置的选择水热合成反应可以使用不同的反应容器，常见的有烧杯、高压釜等。
选择合适的反应容器可以提高产物收率和结晶度。
三、镁铝水滑石的表征方法3.1 X射线衍射分析（XRD）X射线衍射是一种常见的无机材料结构表征方法。
通过测量样品受到X射线的散射情况，获得样品的晶体结构信息。
3.2 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种高分辨率的表面形貌观察方法。
利用电子束照射样品表面，观察样品的形貌和表面特征。
3.3 热重分析（TG）热重分析是一种测量样品质量随温度变化的方法。
镁铝水滑石的水热合成及表征
镁铝水滑石的水热合成及表征
镁铝水滑石是一种常见的天然矿物，也可以通过水热合成的方法制备得到。
水热合成是指在高温高压的条件下，将化学反应物质置于水溶液中，通过热力学的作用使反应达到平衡，从而得到所需产物的过程。
镁铝水滑石的水热合成方法主要涉及到反应物的选择和反应温
度的控制。
反应物包括氧化铝、氧化镁和碳酸钠等，其摩尔比需要根据所需产物的配比进行调节。
反应温度一般在160℃左右，反应时间为12小时以上。
在反应过程中，需要控制反应溶液的酸碱度，以及添加助剂和催化剂等，以促进反应的进行和产物的纯化。
得到的镁铝水滑石产物可以通过X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等多种手段进行表征。
其中XRD可以确定产物的晶体结构和成分，TEM可以观察到产物的微观形貌和晶体尺寸，FTIR可以分析产物的化学键和官能团。
通过这些表征手段，可以得到镁铝水滑石的详细信息，为其应用提供了基础。
镁铝水滑石具有良好的物理化学性质和广泛的应用前景。
它在固体酸催化、吸附分离、催化裂解、催化加氢等领域均有应用，如在催化裂解生物质制备生物油的过程中，镁铝水滑石具有较高的催化活性和选择性。
因此，水热合成镁铝水滑石的研究对于研究其性质和应用具有重要意义。
- 1 -。
mgal水滑石的制备及其对甲基橙的吸附
(１. Ｊｉａｎｇｓｕ Ｚｈｏｎｇｎｅｎｇ Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ. ꎬＬｔｄ. ꎬＸｕｚｈｏｕ ２２１００４ꎬＣｈｉｎａꎻ
２. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＸｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｕｚｈｏｕ ２２１０１８ꎬＣｈｉｎａ)
关键词:水滑石ꎻ甲基橙ꎻ表面活性剂ꎻＭｇꎻＡｌ
中图分类号:ＴＱ４２６ꎻＸ７０３ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００８ － ０２１Ｘ(２０１９)２０ － ００２３ － ０２
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＭｇＡｌ ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ ＭＯ
摘要:分别以硝酸镁和硝酸铝为二价和三价阳离子源ꎬ以尿素为沉淀剂ꎬ利用水热法制备 ＭｇＡｌ 水滑石化合物ꎬ通过添加不同的表面活性
剂调控其结构及对甲基橙的吸附性能ꎮ 采用 Ｘ 射线粉末衍射和红外光谱对其进行表征ꎮ 实验结果表明ꎬ表面活性剂的添加能够影响其
结构和吸附性能ꎬ添加一定量的十六烷基三甲基溴化铵对水滑石结构的影响较小ꎬ但能显著提高其对甲基橙的吸附性能ꎮ
光谱仪对其进行了 ＦＴ － ＩＲ 表征ꎬ测试条件:扫描光谱范围为
４０００ － ５００ ｃｍ － １ ꎮ
１. ３ ＭｇＡｌ 水滑石材料的性能测试
ＭｇＡｌ 水滑石材料吸附的对象为 ２００ ｍＬ １５０ ｍｇ / Ｌ 的甲基
橙( ＭＯ) 溶液ꎬ样品的用量为 １００ ｍｇꎮ 在避光条件下ꎬ３０ ℃ ꎬ以
２００ ｒ / ｍｉｎ 的速度对其进行搅拌ꎬ每隔一段时间取一次样ꎬ通过
一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备[发明专利]
![一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6c32f75b7f21af45b307e87101f69e314332faf8.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101381094A[43]公开日2009年3月11日[21]申请号200710053124.6[22]申请日2007.09.03[21]申请号200710053124.6[71]申请人襄樊市油建化工有限公司地址441057湖北省襄樊市长虹北路紫贞商苑[72]发明人郭小川 徐志毅 [51]Int.CI.C01G 1/00 (2006.01)C01F 7/00 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 4 页[54]发明名称一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备[57]摘要一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备，其反应步骤为：配制镁、铝混合盐溶液；再配制碳酸氢铵溶液；将上述两种混合溶液同时加入静态混合器中发生化学反应，生成镁铝水滑石微晶；再经过熟化反应器使镁铝水滑石微晶生长，得到纳米镁铝水滑石产品。
本发明用碳铵代替传统氢氧化钠或尿素作为沉淀剂，采用液－液两相共沉淀反应的静态混合器进行镁、铝盐溶液与碳酸氢铵液的共沉淀反应，使反应和成熟分开，分别控制晶体生成和生长条件。
本发明克服了现有技术中晶粒太小，颗粒不均匀，晶粒的整体尺寸以及颗粒尺寸难以控制的缺陷，制备出纳米尺寸、粒度分布均匀的镁铝水滑石粉体。
该方法可降低镁铝水滑石生产的成本，同时简化生产流程。
200710053124.6权 利 要 求 书第1/1页 1.一种制备纳米镁铝水滑石的方法，其特征在于：采用碳酸氢铵与可溶性铝盐和镁盐配制镁、铝混合盐溶液反应，其反应步骤为：配制镁、铝混合盐溶液；再配制碳酸氢铵溶液；将上述两种混合溶液同时加入静态混合器中发生化学反应，生成镁铝水滑石微晶；再经过熟化反应器使镁铝水滑石微晶生长，得到纳米镁铝水滑石产品。
2.根据权利要求1所述的制备纳米镁铝水滑石的方法，其特征在于：A.将固体可溶性铝盐和镁盐加入到已经计量好的水中，配制Mg2+与Al3+的摩尔比为2.0～3.0：1的混合盐溶液；B.将碳酸氢铵加入到另一个容器中已经计量好的水中，配制碳酸氢铵溶液；C.反应：将步骤A、B中配制的两种溶液分别用计量泵同时加入静态混合器反应器中，经固定在管内的混合元件分散反应后，经出料口排出到熟化反应器；控制物料在反应器内的停留时间为5～20min，反应温度为5～40℃；D.熟化：步骤c中的物料进入熟化反应器后，在搅拌状态下进行熟化反应，熟化反应采用在80～120℃，时间为2～12小时；E.将熟化反应后的物质经过分离、洗涤、干燥即得纳米镁铝水滑石。
镁铝水滑石的水热合成及表征
镁铝水滑石的水热合成及表征
镁铝水滑石是一种重要的层状双氢氧化物，具有广泛的应用前景。
本
文将介绍镁铝水滑石的水热合成及表征。
一、水热合成
水热合成是一种常用的制备镁铝水滑石的方法。
其具体步骤如下：
1. 将适量的镁盐和铝盐按一定比例混合，并加入适量的氢氧化钠溶液，搅拌均匀。
2. 将混合溶液转移到高压釜中，加入适量的水，并在一定温度下进行
水热反应。
3. 反应结束后，将产物用水洗涤干净，然后干燥。
二、表征
镁铝水滑石的表征主要包括物理性质和化学性质两个方面。
1. 物理性质
镁铝水滑石是一种白色粉末，具有层状结构。
其晶体结构为三方晶系，空间群为P3m1。
其晶胞参数为a=3.06 nm，c=4.87 nm。
镁铝水滑石的比表面积较大，一般在100-200 m2/g之间。
2. 化学性质
镁铝水滑石的化学性质主要表现在其吸附性和催化性方面。
由于其层
状结构和比表面积较大，镁铝水滑石具有较强的吸附能力，可以吸附
有机分子、离子和气体等。
此外，镁铝水滑石还具有较好的催化性能，可以用于催化裂解、氧化还原等反应。
综上所述，水热合成是一种常用的制备镁铝水滑石的方法，而其表征
主要包括物理性质和化学性质两个方面。
镁铝水滑石具有广泛的应用
前景，可以用于吸附、催化等领域。
纳米晶镁铝水滑石制备机理及抗毒性研究
纳米晶镁铝水滑石制备机理及抗毒性研究3邓 欣,曾虹燕,冯 震(湘潭大学化工学院,湖南湘潭411105)摘 要: 以尿素为沉淀剂制备纳米晶镁铝水滑石,考察不同镁铝比制备的纳米晶镁铝水滑石催化剂对大豆油酯交换的影响以及催化剂的抗水抗酸性和使用寿命,并探讨纳米晶镁铝水滑石的合成机理。
随镁铝摩尔比增加,酯交换反应所需时间减少,当m(Mg2+)∶m(Al3+)=3∶1时,转化率高达94.2%;当m(Mg2+)∶m(Al3+)=4∶1时,使用寿命最长,可重复使用5次。
纳米晶镁铝水滑石具有较强抗水抗酸性,故在进行酯交换反应中无须脱水脱酸。
关键词: 镁铝水滑石;合成机理;纳米晶;使用寿命中图分类号: TQ132.2;TQ644.2文献标识码:A 文章编号:100129731(2007)06209652031 引 言能源是经济社会发展的重要动力,面对全球社会经济的迅速发展,人类对能源的需求日益增长,中国能源消耗每年以10%的速度增长[1,3]。
不可再生矿物能源的应用推动了社会的发展,其资源却在日益耗尽,同时,引起了日益严重的环境问题,如导致全球气候变暖、温室效应、破坏生态圈碳平衡、生物物种多样性降低、释放有害物质、引起酸雨和荒漠化等自然灾害[4]。
为了满足社会的可持续发展对能源的需求,实现资源的可续利用,维持和促进资源、环境、社会经济的协调发展,世界各国都在着力研究和利用一种新型清洁能源———生物柴油。
生物柴油是利用动植物油脂等可再生资源提取制造出来的可以替代石化柴油清洁安全的新型燃料,具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气中有害物质排放量小等优点,属环境友好型燃料[5]。
以植物油、动物油和废食用油等为原料与醇(甲醇、乙醇、丁醇)酯交换反应,产物即为生物柴油(脂肪酸甲酯),副产物为甘油。
纳米晶镁铝水滑石是一类新型阴离子型层柱材料固体碱催化剂,用于酯交换反应,生产工艺简单,产品后处理方便,易分离,无废水产生。
机械化学法制备Mg-Al水滑石
机械化学法制备Mg-Al水滑石高宏;边令喜;于洪波【摘要】以Mg(OH)2、Al(OH)3为镁源和铝源,外加NaHCO3,采用机械化学法制备前驱体经水处理后合成了镁铝水滑石( Mg-Al LDHs),考察了研磨时间、Mg-Al摩尔比、球料比、水处理温度及水处理时间对水滑石晶粒度和微观形貌的影响规律.并用XRD、SEM等对合成产物进行了表征.发现随Mg-Al比的增加、球料比变大晶体结构趋于完整,晶粒尺寸增大.%The precursor prepared by magnesium-aluminium layered double hydroxides (Mg-Al LDHs) is synthesized using Mg (OH)2 and Al (OH)3 as the magnesium and aluminum sources plus NaHCO3 by mechano-chemical route. The influences of grinding time, Mg-Al molar ratio, the ball and powder ratio, temperature and time on the hydrotalcite grain size and morphology were investigated. Crystal structure and grain size of the hydroxides were investigated by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Experiment results show that with increasing Mg-Al ratio and the ratio of ball to powder, the crystal structure tends to integrate, and grain size becomes greater.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2011(032)004【总页数】5页(P57-61)【关键词】Mg-Al水滑石;机械化学;水处理;晶粒度【作者】高宏;边令喜;于洪波【作者单位】大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116028;大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116028;大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116028【正文语种】中文0 引言层状双金属氢氧化物简称LDHs(Layered double hydroxides)是一类阴离子层状化合物［1-2］，化学通式可表示为:［M Ⅱ1-xM Ⅲx(OH)2］x+(An-)x/n·mH2O，又称水滑石(Hydrotalcites)，具有酸性和碱性特征、记忆效应、层间阴离子的可交换性及微孔结构.水滑石类层柱材料作为一类特殊材料广泛应用于催化、吸附、离子交换等领域［3-5］，LDHs材料主要通过盐和碱反应、盐和氧化物反应和离子交换反应制得.为了制得理想的水滑石，国内外的研究工作者做了大量的探索工作，通过改变LDHs的合成路线，优化合成的工艺条件，目前制备LDHs型化合物的方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、机械化学法、水热法、焙烧复原法和离子交换法等［6-7］.机械化学法是利用机械能来诱导化学反应和材料组织结构性能的变化，对材料进行处理和改性，使其发生化学反应的条件大大降低.利用此种方法制备Mg-Al水滑石可以降低反应能耗，减少反应时间［8-11］.1 实验1.1 实验原材料实验所用原材料如表1.表1 试验所用原料试剂规格产地Mg(OH)2 AR 天津市大茂化学试剂厂Al(OH)3 AR 大连交通大学NaHCO3 AR 天津市大茂化学试剂厂去离子水 AR 自制采用机械化学法制备镁铝水滑石.镁源选择Mg(OH)2，铝源选择 Al(OH)3，其余反应物为NaHCO3和去离子水.将反应物加到研钵中充分搅拌，然后再经烘干、球磨、水处理、离心后得到Mg-Al LDHs.反映过程分别考察了球磨时间，水处理温度，水处理时间镁铝比以及球料比对样品的影响，考查因素的实验方案见表2.表2 具体试验方案因素球磨时间/min水处理温度/℃水处理时间/hMg(OH)2∶Al(OH)3球料比1 5 75 1 2∶1 20∶1 2 10 80 4 3∶1 30∶1 3 15 85 8 4∶1 40∶1 4 20 90 12 5∶11.2 实验仪器球磨机，恒温加热磁力搅拌器，电热干燥箱，电子天平，超声波清洗机，离心机.1.3 实验表征本实验利用日本理学Rigaku D/max-3B型X射线粉末衍射仪测定LDHs的XRD 图，表征其晶体结构，并利用Jade 5.0计算结构参数.主要操作条件:Cu 靶，40 kV，20 mA，2 θ=5～80°，扫描速度6 °/min，步长0.02°.采用日本 JEOL JSM-6360LV型扫描电子显微镜表征LDHs的晶体形貌，放大倍数为20 000倍.2 结果与讨论2.1 不同球磨时间Mg-Al LDHs的XRD分析图1为不同研磨时间的产物XRD分析结果.可以看出不同研磨时间的产物都具有LDHs的特征衍射峰，且强度高，峰形尖锐，说明产物结构规整性强.MgAl-LDHs 层状结构属六方晶系，空间群为R3m.d003表示层间距，且晶胞参数c=d003+2d006+3d009，a=2d110.其中a为相邻六方晶胞中金属离子的距离，反映(110)晶面的原子排列密度，与该晶面中原子组成比以及层板上原子的半径有关;c为晶胞厚度，主要与层板电荷密度有直接关系.本文采用Jade 5.0对XRD数据进行了分析和处理，结果见表3.图1 不同球磨时间的Mg-Al LDHs的XRD图谱表3 不同研磨时间Mg-A1 LDHs的XRD结构参数LDHs 5min 10min 15min 20min d003/nm 0.7729 0.7715 0.7701 0.7715 d006/nm 0.3811 0.38210.3837 0.3824 d009/nm 0.2577 0.2579 0.2585 0.259 d110/nm 0.15220.1525 0.1524 0.1525 Lattice parameter c 2.3187 2.3145 2.3103 2.3145 Lattice parameter a 0.3044 0.3050 0.3048 0.3050分析表3中的XRD数据，会发现不同研磨时间的产物还是稍有差别:随着研磨时间的延长，d006、d009、d110值逐渐增大，晶胞参数a也呈增大趋势，但是d003和c值有减小的趋势.说明LDHs晶体由于研磨时间的延长，Mg2+不断进入层板，导致层板原子密度下降，相邻六方晶胞中金属离子间的距离增大，因而a 值增大，但当研磨时间过长时，大量构晶离子密堆积结晶成核，其原子排列紧密，层间距反而降低.2.2 不同水处理温度对LDHs晶体结构及晶粒尺寸的影响图2为不同水处理温度下产物的XRD图谱.从图中可见所有代表层状结构的三个衍射峰强度较大的特征峰均出现在2θ=11.7°，23.4°和34.5°附近，其峰形尖耸，基线低平，表明样品具有完整的层状晶体结构，且结构单一.2θ=60.8°附近的(110)晶面特征衍射峰峰形尖锐，说明制得的LDHs层板元素排列有序，结构完整.采用Jade 5.0对XRD数据进行了分析和处理，结果见表4.图2 不同水处理温度的Mg-Al LDHs的XRD图谱分析表4中的XRD数据，会发现随着水处理温度的增加，晶胞参数a、c呈减小的趋势，说明LDHs晶体由于水处理温度的升高，Mg2+更容易扩散进入溶液，导致层板原子密度升高，相邻六方晶胞中金属离子间的距离减小，因而a值减小. 表4 不同水处理温度Mg-A1 LDHs的XRD结构参数LDHs 5℃ 10℃ 15℃ 20℃d003/nm 0.7756 0.7715 0.7729 0.7701 d006/nm 0.3860 0.3837 0.3847 0.3837 d009/nm 0.2577 0.2293 0.2577 0.2585 d110/nm 0.1525 0.15240.1523 0.1524 Lattice parameter c 2.3268 2.3145 2.3187 2.3103 Lattice parameter a 0.3050 0.3048 0.3046 0.30482.3 不同水处理时间对Mg-Al LDHs的影响图3为不同水处理时间的Mg-Al LDHs的XRD图谱，通过对比发现随着水处理时间的延长，衍射峰型越来越尖锐，说明水处理时间对Mg-Al LDHs的结晶度有一定影响，从图可以看出，水处理为12 h的样品的峰型明显优于其他3组样品，说明增加水处理时间，一定程度上有利于镁铝水滑石结构的完善.采用Jade 5.0对XRD数据进行了分析和处理，结果见表5.图3 不同水处理时间的Mg-Al LDHs的XRD图谱表5 不同水处理时间Mg-A1 LDHs的XRD结构参数LDHs 1 h 4 h 8 h 12 hd003/nm 0.7756 0.7797 0.7675 0.7796 d006/nm 0.3860 0.3860 0.38600.3828 d009/nm 0.2595 0.2583 0.2583 0.2587 d110/nm 0.1525 0.15280.1526 0.1524 Lattice parameter c 2.3268 2.3391 2.3025 2.3388 Lattice parameter a 0.3050 0.3056 0.3052 0.3048分析表5中的XRD数据，会发现随着水处理时间的增加，晶胞参数a、c呈增大的趋势，说明LDHs晶体由于水处理时间的增加，Mg2+最终以原料配比进入层板，导致层板原子密度降低，相邻六方晶胞中金属离子间的距离变大，因而a值变大，但Mg2+所带电荷比Al3+少，造成层板上正电荷密度降低，层板之间的作用力减弱，因此层间距d003和晶胞参数c变大.2.4 不同镁铝比对Mg-Al LDHs的影响图4 不同镁铝比的Mg-Al LDHs的XRD图谱图4为不同镁铝比的Mg-Al LDHsXRD图谱，通过观察分析，样品图像衍射峰型良好，峰型较尖锐，说明结构比较好.采用 Jade5.0对 XRD数据进行了分析和处理，结果见表6.表6 不同Mg-A1摩尔比Mg-A1 LDHs的XRD结构参数LDHs 2∶1 3∶1 4∶1 5∶1 d003/nm 0.7701 0.7852 0.8095 0.8080 d006/nm 0.3837 0.3928 0.4019 0.4023 d009/nm 0.2585 0.2598 0.2623 0.2623 d110/nm 0.1524 0.15320.1538 0.1542 Lattice parameter c 2.3103 2.3556 2.4285 2.4240 Lattice parameter a 0.3048 0.3064 0.3076 0.3084分析表6中的XRD数据，会发现随着Mg-A1摩尔比增加，晶胞参数a、c呈增大的趋势，说明LDHs晶体由于Mg-A1摩尔比的增加，Mg2+更容易进入层板，导致层板原子密度降低，相邻六方晶胞中金属离子间的距离变大，因而a、c值变大.2.5 球料比对Mg-Al LDHs的影响图5为不同球料比的反应产物的XRD分析结果，球料比不同，球磨力度也不同，从图中可以看出球料比为20∶1的样品有些许杂峰，峰型不够尖锐.40∶1的样品峰型稍显良好，和30∶1样品相近，衍射峰有更好的对称性，峰窄而尖锐，几乎无杂峰.采用Jade 5.0对XRD数据进行了分析和处理，结果见表7.图5 不同球磨时间的Mg-Al LDHs的XRD图谱表7 不同球料比Mg-A1 LDHs的XRD结构参数LDHs 20 30 40 d003/nm0.7702 0.7701 0.7649 d006/nm 0.3837 0.3837 0.3811 d009/nm 0.25860.2585 0.2573 d110/nm 0.1524 0.1524 0.1525 Lattice parameter c 2.3106 2.3103 2.2947 Lattice parameter a 0.3012 0.3048 0.3050分析表7中的XRD数据，会发现随着球料比增加，晶胞参数a呈增大的趋势，说明LDHs晶体由于球料比的增加，Mg2+更容易进入层板，导致层板原子密度降低，相邻六方晶胞中金属离子间的距离变大，因而a增大.但是由于球料比变大，物料与研磨介质之间的作用力逐渐增大，大量构晶离子密堆积结晶成核，其原子排列紧密，层间距c反而降低.2.6 不同条件下Mg-Al LDHs的SEM图片分析不同球磨时间下样品的SEM照片，如图6所示，5 min结构清晰，分层明显，10 min和15 min球磨所得样品层状结构也较明显，能看到六方片结构，具有较高结晶度.球磨20 min的样品颗粒间界限模糊，团聚现象较严重.图6 不同研磨时间水处理后产物的SEM图图7 不同镁铝水处理后产物的SEM图镁铝比为3∶1时层状结构比较明显，结构较清晰，可以看到颗粒间清晰的界限如图7(a)，而当镁铝比为4∶1以及5∶1时，团聚现象有所增加，晶粒不规则，虽然仍可看到片状结构，如图7(b)，但与镁铝比为3∶1和2∶1时制得的样品相比，结构也不是特别明显.由此推断，镁铝比过大时，Mg2+占据层板上Al3+的位置，Mg2+含量过多时会使层板结构遭到破坏不利于Mg-Al LDHs晶体的发育.3 结论本实验采用机械化学法以 Mg(OH)2，Al(OH)3和 NaHCO3作为起始物制备了Mg-Al LDHs，通过对球磨时间，水处理时间等因素的研究得到如下结论:(1)实验过程中应对研磨时间进行控制，时间太长或太短对Mg-Al LDHs的晶形发育都不利;(2)当其他条件不变时，随水处理温度的升高，晶体结构趋于完整，晶粒尺寸增大;(3)镁铝比过大时，Mg2+占据层板上Al3+的位置，Mg2+含量过多时会使层板结构遭到破坏不利于Mg-Al LDHs晶体的发育;(4)随球料比增加，晶胞参数a呈增大的趋势，但是由于球料比变大，物料与研磨介质之间的作用力逐渐增大，大量构晶离子密堆积结晶成核，其原子排列紧密，层间距c反而降低.所以应该控制球料比在一个合理的范围之内，以期达到最佳效果. 参考文献:［1］王永在.纳米晶Mg-Al水滑石的水热合成及合成机理［J］.无机材料学报，2008，23(1):93-98.［2］赵芸，何静.双羟基复合金属氧化物的晶面生长选择性及晶粒尺寸控制［J］.无机化学学报，2001，17(4):573-579.［3］曹光群，陈健，方云，等.水滑石及其纳米插层材料的制备和应用［J］.日用化学工业，2008，38(1):50-53.［4］宋国君，孙良栋，李培耀，等.水滑石的合成、改性及其在功能复合材料中的应用［J］.材料导报，2008，22(1):53-57.［5］郑建华，田熙科.规整、均一纳米水滑石晶体的水热合成与表征［J］.化学学报，2006，64(22):2231-2234.［6］WILLIAM TONGAMP，QIWU ZHANG，FUMIOSAITO.Mechanochemical route for synthesizing nitrate form of layered double hydroxide［J］.Powder 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hydroxides［J］.Jurnal of Solid State Chemistry，2007，180(4):1230-1235.。
Mg-Al水滑石的制备合成
Ｍｇ－Ａｌ水滑石的制备合成作者：道来提·托汉来源：《管理观察》2009年第13期摘要：本文综述了水滑石的性质及镁铝水滑石的制备方法.采用X射线衍射（XRD）测定在不同温度和反应时间下制备的镁铝水滑石相组成及结晶状况。
实验结果表明：当制备条件AL/Mg比1/3时反应温度80℃，反应时间3h,运用水热处理陈化方式，所结晶出来的水滑石结构最完整。
关键词：镁铝水滑石共沉淀法（恒定PH值）样品表征1.绪论1.1水滑石的性质水滑石(Layered Double Hydroxides,LDH)是具有超分子层结构的层状化合物，分子组成是MgAl2(OH)16CO3.4H2O是一种阴离子化合物，兼有氢氧化镁和氢氧化铝类似的结构和组成，受热分解时释放出大量的水和二氧化碳，并吸收大量的热，能降低燃烧体系的温度；分解释放出的水蒸汽和二氧化碳气体能稀释和阻隔可燃性气体；热分解生成的镁铝氧化物与高分子材料燃烧时形成的炭化物，在材料表面形成保护膜，从而阻隔了氧的进一步侵入，也起阻燃效果.1.2水滑石的制备：天然存在的水滑石大都是镁铝水滑石，且其层间阴离子主要局限为CO32-。
由于研究与应用的需要，有必要获得具有不同层、柱组成的其他HTlc。
合成水滑石的方法有共沉淀法、离子交换法和焙烧还原法等几种主要的合成方法。
1.3水滑石的制备方法：制备水滑石多采用共沉淀法，共沉淀法是用构成镁铝水滑石的金属镁铝离子的混合溶液和碳酸钠和氢氧化钠的作用下发生共沉淀制备HTlc 最常见的方法。
恒定pH 值沉淀法就是按一定比例将含不同二价金属离子的硝酸盐和硝酸铝的混合溶液与NaOH溶液在连续强烈搅拌下,以一定的速度同时滴入装有蒸馏水的烧杯中,控制pH 恒定于某一值,共沉淀的基本条件是造成过饱和条件的形成。
这次制备中采用低过饱和度法,此时的pH 值可得到较严格的控制要注意 (1)合适的组成比，其中x值：0.2＜x＜0.34；n值：1/n＜An-/M(III)＜1。
镁铝水滑石的合成、组成分析和晶体结构表征、市场应用2
镁铝水滑石的合成、组成分析及其晶体结构表征、市场应用一、实验目的1.本实验采用共沉淀法制备镁铝水滑石；2.利用EDTA络合滴定法测定镁铝水滑石样品中Mg2+和Al3+的含量；3.热分析法确定镁铝水滑石样品中的结构水含量；4.并通过红外、X粉末衍射表征晶体结构。
二、实验原理1、合成材料水滑石是一种层柱状双金属氢氧化物，是一类近年来发展迅速的阴离子型粘土因为具有特殊的结构和物理化学性质，如带电性质阴离子可交换性吸附性能催化性能等，其在催化剂催化剂载体污水处理剂医药医药载体等众多领域具有广泛的应用典型的水滑石Mg6Al2(OH)16CO3 4H2O是一种天然存在的矿物，天然存在的水滑石大都是镁铝水滑石，且其层间阴离子主要局限为CO32-但天然镁铝水滑石在世界范围内很有限，因而人工合成镁铝水滑石的研究和应用引起了人们的高度重视和关注层状双金属氢氧化物（Layered double hydroxides,简称LDHs）是一类阴离子型粘土，又称类水滑石组成通式为：[M(II)1-xM(III)x(OH)2]x+Ax/nn-mH2O，M（II）：二价金属离子，M(III)：三价金属离子，An-：阴离子，x=M(III)／[M(II)+ M(III)]，0.2≤x≤0.33。
本实验采用共沉淀法制备镁铝水滑石；利用EDTA络合滴定法测定镁铝水滑石样品中Mg2+和Al3+的含量；热分析法确定镁铝水滑石样品中的结构水含量；并通过红外、X粉末衍射表征晶体结构。
2、共沉淀法共沉淀法是制备水滑石的基本方法, 即以可溶性铝盐和镁盐与沉淀剂反应生成沉淀物，经过滤、洗涤、干燥后制得水滑石。
根据投料方式不同可分为单滴法和双滴法。
根据沉淀方式不同衍生出低过饱和沉淀法和高过饱和沉淀法。
共沉淀法合成温度低，过程简单，制得的水滑石具有较高的均匀性、颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。
但由于反应各组分的沉淀速度和沉淀平衡浓度积不可避免地存在着差异，所以导致产品组成的局部不均匀性，而且沉淀物还需反复洗涤过滤, 才能除去混入的杂质离子。
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医药、纳米材料、功能高分子材料等领域受到广泛 的重视［１－－４１．
制备ＬＤＨｓ型化合物的方法主要有共沉淀法、 溶胶一凝胶法、水热法、焙烧复原法和离子交换法 等”］，其中最常用的是共沉淀法，即Ｍ２＋和Ｍａ＋ 的可溶性盐溶液在较强的碱性条件下发生共沉淀 反应而成．共沉淀法制备的ＬＤＨｓ结晶度较低，粒 度细小，须经过陈化、水热反应等后处理，操作复 杂繁琐．溶胶一凝胶法制备过程中要使用有机溶 剂，成本高，且产物的结晶度低．焙烧复原法和离子 交换法属于间接合成法，主要是用已合成的ＬＤＨｓ
晶粒度是纳米材料的重要物理参数，与合成 工艺有密切的关系．采用全谱拟合法程序ＴＯＰＡＳ
Ｐ（Ｖ２．１）中的基本参数法（ＦＰＡ）［１２］，对步进扫描获得 的数字衍射谱进行处理，求得Ｌ００３和Ｌｎｏ，其中， Ｌ００３代表垂直于Ｍｇ。Ａ１ ＬＤＨｓ层面方向上的厚度， Ｌ１１０代表平行于晶粒层面方向上的厚度，ＬｌｌＯ／Ｌ００３ 为径厚比．不同条件下制备的Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ晶粒度 见表２和表３．
万方数据
２０／ｆ。）
图４不同Ｍｇ、Ａ１源制备的Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ的ＸＲＤ 图谱 Ｆｉｇ．４ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ
１０
２０
３０
４０
５０
６０
７０
２０／（ｏ）
图５以Ｎａ２Ｃ０３和ＮａＨＣ０３为反应物制备的Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ的ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．５ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
２实验部分
２．１实验原料及方法 镁源选择ＭｇＯ、 Ｍｇ（ＯＨ）２和（ＭｇＣ０３）４
Ｍｇ（ＯＨ）２．５Ｈ２０（碱式碳酸镁）；铝源选择ＡＩ（ＯＨ）３和 Ａ１２０３；其余起始物有ＮａＯＨ、Ｎａ２Ｃ０３、ＮａＨＣＯａ 和去离子水．所用试剂均为Ａ．Ｒ级．将计量的各反 应物加入２３ｍＬ内衬聚四氟乙烯的压力釜中混合， 充分搅拌，在控温加热箱中加热一定时间，自然冷 却至室温．所得产物抽滤、水洗，６０。Ｃ干燥． ２．２产物表征
Ｂｒｕｋｅｒ Ｄ８多晶ＸＲＤ，Ｃｕ靶，４０ｋＶ，４０ｍＡ，固体
探测器，２０＝５。一７０。，物相分析时采用连续扫描， 扫描速度ｏ／ｍｉｎ；全谱拟合法求晶粒度时采用步进 扫描，步长０．０２。，每步停留时间２０ｓ．微形貌观察用
ＦＥＩ Ｓｉｒｉｏｎ２００场发射扫描电子显微镜
３结果和讨论
３．１反应温度与物相形成的关系 取各反应物问摩尔比为：ｎ（ＭｇＯ）：ｎ（Ａｌ（ＯＨ）ａ）：
９５
有较多的ＡＩ（ＯＨ）３以及少量Ｍｇ（ＯＨ）２和ＭｇＯ．随 温度升高， ＡＩ（ＯＨ）３含量迅速减少， １００。Ｃ时 已无ＡＩ（ＯＨ）３，只有微量杂相Ｍｇ（ＯＨ）２．继续升 温，Ｍｇ（ＯＨ）２消失， １２００Ｃ以上时为单相Ｍｇ— Ａ１ ＬＤＨｓ（ＰＤＦ Ｎｏ：０１—０８９—０４６０），晶体化学式为 Ｍ９４Ａ１２（ＯＨ）１２（Ｃ０３）·３Ｈ２０，空间群为Ｒ－３ｍ．主晶 相Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ衍射峰的强度和对称性均随温度升 高而递增，说明其结晶度和结构的规整性同时提 高．图２的电镜照片表明，８０。Ｃ时的产物，颗粒 间界限模糊，晶粒细小，晶形不规则，团聚现象严 重；随温度升高，晶粒逐渐增大，颗粒间界限变得 清晰，１４０。Ｃ时，Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ的板状六角形晶形 发育良好． ３．２反应时间与物相形成的关系
ｎ（Ｎａ２Ｃ０３）＝２：１：１，去离子水１５ｍＬ，分别在６０、８０、 １００、１２０和１４０。Ｃ下进行水热反应１０ｈ，分析反应 产物与温度的关系．
图１为不同温度反应产物的ＸＲＤ分析结果． 反应温度６０。Ｃ时，产物中除Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ外，还含
１０
２０
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７０
２０／（。）
图１不同温度合成的Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ的ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｏｒ Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
第２３卷第１期 ２００８年１月
无机材料学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｖ０１．２３．Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２００８
文章编号：１０００—３２４Ｘ（２００８）０１—００９３—０６
纳米晶Ｍｇ．Ａ１水滑石的水热合成及合成机理
王永在
（山东理工大学分析测试中心，淄博２５５０４９）
ｄｊｆｆｅｇ（ＯＨ）２·５Ｈ２０）：ｎ（Ａ１（ＯＨ）３）： ｎ（Ｎａ２Ｃ０３）＝１：２．５：１．产物中除主相Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ 外，有明显的杂相ＡＩ（ＯＨ）３和ＭｇＣ０３．
以ＮａＨＣ０３取代Ｎａ２Ｃ０３，摩尔比为： ｎ（ＭｇＯ）：ｎ（ＡＩ（ＯＨ）３）：ｎ（ＮａＨＣ０３）＝２：Ｉ：Ｉ．ＡＩ（ＯＨ）３为 杂相． ３．４不同碱度与物相形成的关系
Ｍ９０：Ａ１（０Ｈ）３：Ｎａ２ｃ０３＝２：１：１ ａｔ １４０。Ｃ ｆｏｒ ４ｈ ｔｏ ｌＯｈ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ Ｍｇ—
Ａ１ ＬＤＨｓ ｉｓ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ——ｐｒｅｃｉｐｉｔｉａｔｉｏｎ－ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ．Ｔｈｅ ｒｅａｃｔａｎｔ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｍａｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ，ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅｓ ｏｆ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｈａｓｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｏｎｅ ｓｔｅｐ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｅ－
ｃｕｒｓｏｒｓ，ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ ｐｈａｓｅ ｐｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ ｓｉｚｅｓ ｏｆ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｐｏｗｄｅｒ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ ｓｉｚｅｓ ｏｆ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｘ—ｒａｙ ｗｈｏｌｅ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｔ— ｔｅｒｎ ｆｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｍｇ－Ａ１ ＬＤＨｓ ａｒｅ ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ
摘要：讨论了不同的Ｍｇ、Ａ１源为起始反应物、反应温度、时间和碱度对水热合成Ｍｇ－Ａ１水滑石物相组成 和晶粒度的影响．用ＸＲＤ、ＳＥＭ对合成产物进行了表征，用ｘ射线全谱拟合法计算了Ｍｇ－Ａ１水滑石晶粒 度．以ＭｇＯ和ＡＩ（ＯＨ）３为起始反应物， Ｍｇ／Ａ１－２，在１４０。Ｃ反应４，－ｏｌＯｈ，可以制备出高结晶度的单相纳米晶 Ｍｇ－Ａ１水滑石． Ｍｇ－Ａ１水滑石的形成机理可概括为：水解反应一沉淀成核一晶粒长大．反应物类型及合成条件 会影响前驱物的水解速率和水解程度，进而影响晶体成核和生长速率，控制物相的组成和晶粒度大小． 关 键 词：纳米晶；Ｍｇ－Ａ１水滑石；水热合成；全谱拟合法；合成机理 中图分类号：ＴＢ３２１，０７２３ 文献标识码：Ａ
收稿日期： ２００６—１２ ２６，收到修改稿日期：２００７－０２—１１
基金项目： 山东理工大学科技基金（４０４１—４０５０２９） 作者简介： 王永在（１９６４＿），男，博士，副教授． Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｚｗａｎｇ＠ｓｄｕｔ．ｅｄｕ．ｃａ
万方数据
９４
无机材料学报
化合物为前驱体，进一步制备层问含不同阴离子的
９６
无机材料学报
２３卷
为单相Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ． 起始物中Ｎａ２Ｃ０３／ＮａＯＨ比例不同，水热溶液
的碱性也不同，ＮａＯＨ量越大，碱性也越强．表１ 中，从Ｎｏ．５至Ｎｏ．９的实验配方，ＮａＣ０３的量递 减，ＮａＯＨ的量递增．图７为不同碱度条件下的Ｍｇ— Ａ１ ＬＤＨｓ ＸＲＤ分析结果．当Ｎａ２Ｃ０３／ＮａＯＨ＜Ｉ时， 反应产物均不是单相，都含有少量杂质Ｍｇ（ＯＨ）２． ３。５制备条件对晶粒度的影响
万方数据
图２不同温度制备的Ｍｇ－Ａ１ＬＤＨｓ的ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ．２ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｆｏｒ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
（ａ）８０。ｃ；（ｂ）１０００ｃ；（Ｃ）１２００ｃ；（ｄ）１４０。Ｃ
１期
王永在：纳米晶Ｍｇ－Ａ１水滑石的水热合成及合成机理
Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｎａｎｏ Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ－Ｚａｉ （Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ，Ｓｈａｈ Ｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ ２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）
取起始物摩尔比为：ｎ（ＭｇＯ）：ｎ（Ａｌ（ＯＨ）３）：ｎ（Ｎａ２一 Ｃ０３）＝２：１：１，去离子水１５ｍＬ，分别在１４０。Ｃ反应２、 ４和１０ｈ，分析反应时间与温度的关系．
从图３可看出，反应时间为２ｈ时，除Ｍｇ—Ａ１ ＬＤＨｓ为主相外，还有明显的杂相Ｍｇ（ＯＨ）２和微量 ＡＩ（ＯＨ）３；４ｈ时仅有微量Ｍｇ（ＯＨ）２；１０ｈ时为单一物 相Ｍｇ— Ａ１ ＬＤＨｓ． ３．３不同起始反应物与物相形成的关系
以ＭｇＯ、ＡＩ（ＯＨ）３为镁铝源，Ｍｇ／ＡＩ＝２，去离 子水１５ｍＬ，温度１４０。Ｃ，时间１０ｈ，通过改变Ｎａ２Ｃ０３ 加入量以及调节ＮａＯＨ和Ｎｗ２Ｃ０３的比例两种方 式，改变起始母液的碱度，分析碱度对水热反应产 物的影响．反应物中ＮａＣ０３和ＮａＯＨ的摩尔比见 表１．