Zn-Al水滑石的制備及鋅鋁尖晶石的原位合成.pdf

1、層狀雙烴基復(fù)合金屬氧化物(LDHs)也稱類水滑石(HTIcs)，是一類合成的陰離子粘土礦物。近年，鋅鋁水滑石及其低溫焙燒制得的尖晶石在催化等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景，因而受到人們的普遍重視，已成為國內(nèi)外催化學(xué)科研究的熱點(diǎn)之一。然而目前對合成鋅鋁水滑石及采用其制備鋅鋁尖晶石的文獻(xiàn)及專利報(bào)道比較少。
　　 尖晶石一般采用固相燒結(jié)的方法合成。此方法伴隨有5％～8％的體積膨脹，而且合成的鋅鋁尖品石聚集再結(jié)晶能力較弱，對焙燒溫度的要求較高

2、。因此我們提出了探索鋅鋁水滑石的合成條件及以其作為前體制備鋅鋁尖晶石的條件。采用水滑石為前體可以使制備出來的鋅鋁尖晶石粉體在分子角度上混合均勻，產(chǎn)物純度更高，晶體結(jié)構(gòu)更好，最重要的是通過此方法合成尖晶石對溫度的要求不高，大大降低的工業(yè)合成成本，可以帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。本課題采用共沉淀法合成鋅鋁水滑石，將其作為前體探索低溫焙燒制備鋅鋁尖晶石的方法。具體研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 (1)以硝酸鋅、硝酸鋁、硝酸鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉

3、為原料，采用共沉淀法制備了硝酸根型和碳酸根型鋅鋁水滑石，并以此水滑石為前體制備出硝酸根型鋅鋁尖晶石和碳酸恨型鋅鋁尖晶石。
　　 (2)通過控制變量的研究方法探討了改變金屬離子的摩爾配比、晶化溫度、晶化時(shí)間、酸堿條件等因素對水滑石合成的影響。最終確定了硝酸根型鋅鋁水滑石的最佳合成條件為鋅鋁比是2:1、晶化溫度為70℃、晶化時(shí)間24 h、pH=6；碳酸根型鋅鋁水滑石的最佳合成條件為鋅鋁比是2:1、晶化溫度同樣為70℃、晶化時(shí)間24

4、h、pH=11。
　　 (3)著重選取了晶型完整，純度高的水滑石粉體分別在200℃，300℃，400℃的溫度下進(jìn)行低溫焙燒，探索低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成的合成路線。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋅鋁尖晶石不同于鎂鋁尖晶石，即使在200℃焙燒結(jié)構(gòu)也已經(jīng)被破壞，難于進(jìn)行插層重構(gòu)，最終驗(yàn)證低溫焙燒-插層重構(gòu)-原位合成的合成路線目前還不太適用于合成鋅鋁尖晶石。
　　 (4)以上述鋅鋁水滑石為前體，通過改變不同的焙燒溫度，用低溫焙燒-原位合成

5、的制備方法制備出了鋅鋁尖晶石粉體。在700℃下焙燒的產(chǎn)物，出現(xiàn)尖晶石的衍射峰，而且隨焙燒溫度的升高，特征峰越明顯。驗(yàn)證出在鋅鋁比是2:1，晶化時(shí)間24 h，晶化溫度在70℃的條件下，能夠合成出理想的的尖晶石粉體。通過X射線衍射儀，紅外光譜分析，掃描電鏡等分析表明，此方法合成出的尖晶石粉體純度高，結(jié)晶度好，晶型完整。不僅合成了微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性能良好的水滑石，而且在較短時(shí)間和較低溫度下，還能合成具有一定形態(tài)的立方體晶系、晶面形態(tài)較為完整的鋅