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| 水滑石制備方法研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-05-14 11:04:00 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/文龍）自然存在的水滑石是鎂、鋁的羥基碳酸化合物，又被稱(chēng)為雙金屬氫氧化物或陰離子性黏土，它是一種典型的層狀陰離子型化合物。天然存在的水滑石大都是鎂鋁水滑石，其層間陰離子主要為CO32-。天然的鎂鋁水滑石在世界范圍內非常有限，因而鎂鋁水滑石的工業(yè)化生產(chǎn)和應用引起了國內外研究者的密切關(guān)注。
鎂鋁水滑石具有獨特的結構特性、組成及優(yōu)良的催化性能，因而具有很多的功能特性，可作為催化材料、分離與吸附材料、離子交換劑、光電磁功能材料等應用于多個(gè)領(lǐng)域，其制備與合成方法也自然成為近些年國內外研究的熱點(diǎn)。目前，鎂鋁水滑石的合成方法較多，其中，常用的主要包括共沉淀法、水熱合成法、離子交換法、微波輻射法等。
1. 共沉淀法
共沉淀法是制備鎂鋁水滑石最常用的方法。該法是在一定溫度和pH條件下，將可溶性鋁鹽和鎂鹽與沉淀劑混合在一起使之反應，生成膠狀的沉淀物，靜置、晶化、過(guò)濾、洗滌得到目標產(chǎn)物。共沉淀的基本條件是達到過(guò)飽和狀態(tài)，一般是通過(guò)調節反應體系的pH來(lái)滿(mǎn)足，使pH高于或至少等于反應體系中最易溶金屬氫氧化物的沉淀pH。根據沉淀條件不同，共沉淀法可分為單滴法、雙滴法、成核/晶化隔離法和尿素分解法等。
1.1 單滴法
單滴法是將含有構成鎂鋁水滑石層板金屬離子的混合鹽溶液在劇烈攪拌下逐滴加入到含有鎂鋁水滑石層間陰離子的堿溶液中，再于一定的溫度下晶化一段時(shí)間。滴加過(guò)程中體系pH持續變化，鎂鋁水滑石在高過(guò)飽和狀態(tài)下進(jìn)行成核和生長(cháng)，所以該法也稱(chēng)為pH值法或高過(guò)飽和度法。
1.2 雙滴法
雙滴法是將含有構成鎂鋁水滑石層板金屬離子的混合鹽溶液和含有鎂鋁水滑石層間陰離子的堿溶液通過(guò)控制滴加速度緩慢滴加到攪拌容器中，反應體系的pH一般是通過(guò)調節堿溶液的滴加速度來(lái)控制。該方法通過(guò)調節溶液濃度和控制滴加速度使水滑石的成核和生長(cháng)過(guò)程始終處于低過(guò)飽和狀態(tài)下，所以該法被稱(chēng)為恒pH值法或低過(guò)飽和度法。
1.3 成核/晶化隔離法
該法是將含有構成鎂鋁水滑石層板金屬離子的混合鹽溶液和含鎂鋁水滑石層間陰離子的混合堿溶液加入到全返混旋轉液膜成核反應器中混和，劇烈攪拌，在轉子和定子夾縫間的高剪切力作用下快速形成鎂鋁水滑石晶核，再將漿液在一定溫度下晶化，使晶核成長(cháng)。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以制備出納米結構的水滑石，因此備受研究者青睞。
2. 水熱合成法
水熱合成法是在密閉體系中，將含有構成鎂鋁水滑石層板的金屬離子的難溶性氧化物或者氫氧化物，與堿溶液在高溫高壓條件下進(jìn)行水熱處理而得到目標水滑石的一種方法。水熱法制備鎂鋁水滑石在國內外的應用也是比較廣泛，這種方法的反應條件是高溫高壓，使得非結晶的沉淀物質(zhì)由無(wú)定形狀態(tài)轉變成為高結晶度的鎂鋁水滑石晶體，提高了晶體的完整度。此方法對環(huán)境污染少，工藝簡(jiǎn)單，成本較低，是一種極具發(fā)展前景的合成方法。
3. 離子交換法
離子交換法是以易于合成的鎂鋁水滑石為前驅體，利用其層間陰離子的可交換性，將所需插入的陰離子與層間的陰離子在一定條件下進(jìn)行交換，將目標陰離子引入層間置換原有的陰離子，從而得到相應的鎂鋁水滑石。該法通過(guò)控制離子交換的反應條件，不僅可以保持水滑石原有的層狀結構，還可以對層間陰離子的種類(lèi)和數量進(jìn)行設計和組裝，從而得到具有不同結構和功能的陰離子型插層結構材料。
離子交換反應進(jìn)行的程度與下列因素有關(guān)：陰離子的交換能力、水滑石的層板溶脹和交換過(guò)程的pH值。此外，在某些情況下，系統組成對離子交換反應也會(huì )產(chǎn)生一定影響，同時(shí)，層板電荷密度也對交換反應產(chǎn)生較大作用。
4. 微波輻射法
微波是指頻率為300～300000 MHz的電磁波，介于紅外線(xiàn)和中波之間。在微波作用下，化學(xué)反應由于微波熱效應從而引起反應物的極性分子運動(dòng)加劇，從而加速反應的進(jìn)行。與傳統加熱相比，微波加熱具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可實(shí)現分子水平上的加熱，且溫度梯度??；（2）可對混合組成進(jìn)行選擇性加熱；（3）加熱無(wú)滯后效果。因此，采用微波輻射法所制備的水滑石往往具有更大的比表面和更大的催化活性，并且可獲得晶形好、板層結構顯著(zhù)、規整性好、分散性好的優(yōu)質(zhì)鎂鋁水滑石。
結語(yǔ)
綜上所述，鎂鋁水滑石的制備已取得了較大進(jìn)展，其制備方法也不斷突破和創(chuàng )新，應用領(lǐng)域也在逐漸擴大。但這些制備與應用大都停留在實(shí)驗室研究階段，未能很好的與工業(yè)生產(chǎn)相結合。除此之外，其制備方法、穩定性、應用及再生等方面仍需作大量研究。我們相信，隨著(zhù)研究的深入，水滑石的應用領(lǐng)域將會(huì )大大地拓寬，必將會(huì )成為一類(lèi)極具研究潛力和使用價(jià)值的新材料。
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