大比表面積水滑石材料的合成及性能研究.pdf

1、層狀復(fù)合金屬氫氧化物(LDHs)也被稱為陰離子黏土，是一種新型無(wú)機(jī)功能材料。LDHs具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能特性，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如催化、吸附、醫(yī)藥等。然而LDHs沒(méi)有內(nèi)比表面，比表面積都比較小，這在很大程度上限制了它的應(yīng)用。因此，增加LDHs材料的比表面積是一個(gè)很重要且值得研究探索的課題。
　　 LDHs的比表面積主要基于它的外表面積，為了提高比表面積，減小LDHs粒子的厚度就成為首要解決的問(wèn)題。通過(guò)傳統(tǒng)方法，如共沉淀

2、法、水熱法等制備的LDHs比表面積都較小，大約為20～80m2/g，晶粒厚度一般為20～50nm。
　　 本論文提出了一種簡(jiǎn)便易行的新方法，通過(guò)添加助劑來(lái)抑制水滑
　　 石c方向上的生長(zhǎng)（垂直于層板的堆積方向），制備出了粒子厚度＜15nm、比表面積＞160m2/g的MgAl-CO3-LDHs。研究結(jié)果表明:
　　 1.研究了三種助劑（十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉）和制備方法對(duì)MgAl-CO3-LDH

3、s比表面積的影響。結(jié)果表明，采用雙滴法，以聚乙二醇(PEG)為助劑時(shí)的效果最好，制備出的LDHs樣品顆粒厚度最薄(14.2nm)、比表面積最大(142.6m2/g)。而以十二烷基硫酸鈉(SDS)為助劑不能制備出大比表面積的LDHs;以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為助劑的效果不如聚乙二醇好。PEG通過(guò)氫鍵作用力吸附在LDHs表面形成吸附層，抑制其厚度方向（c方向）的生長(zhǎng)，吸附層之間存在空間位阻效應(yīng)，能阻止LDH晶胚之間的團(tuán)聚和聚合，從而制

4、備出晶粒厚度很薄的LDHs。
　　 2.系統(tǒng)研究了聚乙二醇不同添加時(shí)間、混合時(shí)間、聚合度、濃度、添加順序及晶化溫度、堿量對(duì)LDHs粒子厚度、比表面積的影響。結(jié)果表明，采用共沉淀法通過(guò)同步滴加鹽、堿及助劑三種溶液，滴加完畢后升溫到95℃，且助劑PEG-1000濃度為8g/L時(shí)制備出的LDHs樣品粒子厚度為10.8nm，比表面積為160.5m2/g。PEG聚合度增大，其在水中的分子鏈增長(zhǎng)，更容易交聯(lián)在一起，使產(chǎn)物粒子厚度變大。PEG

5、通過(guò)氫鍵吸附在LDHs表面存在有飽和吸附值，超過(guò)飽和吸附時(shí)游離在溶液中的PEG起到連接粒子的作用，使LDHs晶粒團(tuán)聚長(zhǎng)大。先在溶液中加入PEG然后再滴加鹽、堿溶液，在溶液體系中存在大量的PEG超過(guò)了其飽和吸附值，起到的主要是連接粒子的作用;待鹽、堿溶液滴加完畢后再加入PEG，LDHs已經(jīng)開(kāi)始生長(zhǎng)，PEG起到的作用就很小了。NaOH和Na2CO3作為沉淀劑對(duì)LDHs的生長(zhǎng)具有重要的作用，調(diào)節(jié)其與金屬離子合適的比例來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>　

6、　 3.研究了晶化時(shí)間、固含量和鎂鋁比對(duì)LDHs粒子厚度及比表面積的影響。結(jié)果表明，在晶化時(shí)間6-8小時(shí)，固含量＜9wt％，鎂鋁比從2.5到4時(shí)，均能制備出大比表面積的MgAl-CO3-LDHs;并在晶化時(shí)間6h，固含量1.38％，鎂鋁比為3時(shí)，制備出了比表面積為167.7m2/g的LDHs樣品。
　　 4.通過(guò)硫轉(zhuǎn)移性能測(cè)試裝置來(lái)評(píng)價(jià)樣品的氧化吸硫性能，此裝置為改裝的熱重天平，具有多組氣體調(diào)節(jié)和混合系統(tǒng)，可在多種氣氛之間切換