本發(fā)明屬于二維納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法。

背景技術(shù)：

層狀無(wú)機(jī)物如果在溶劑中發(fā)生層離，就可以形成厚度為納米級(jí)尺寸的片層。這樣的納米片層不但長(zhǎng)徑比高，且具有大量的表面和界面原子。作為各向異性的二維納米構(gòu)筑基元，層離在溶劑中的納米片層再經(jīng)過靜電沉積、吸附凝聚或L-B技術(shù)等過程，能形成納米多層膜、核－殼納米結(jié)構(gòu)以及納米復(fù)合物等多種功能和結(jié)構(gòu)材料。廣泛作為催化、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)材料使用。

層狀雙氫氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一類特殊的層狀無(wú)機(jī)物。LDH的獨(dú)特之處在于：①LDH是唯一的一族陰離子粘土，即片層帶正電荷，層間是陰離子；而且片層組成是混合金屬氫氧化物八面體的單層，具有高韌性和高長(zhǎng)徑比；②LDH是可通過調(diào)節(jié)金屬陽(yáng)離子種類、比例以及層間陰離子種類而獲得的性能各異的一族層狀材料，適用范圍廣；③LDH的合成方法簡(jiǎn)單且環(huán)境友好，具有生物相容性，在食品包裝和醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大。

2012年，牛津大學(xué)的研究者在雜志Chemical Reviews上發(fā)表文章總結(jié)了關(guān)于雙氫氧化物納米片層的合成和應(yīng)用的研究進(jìn)展，在結(jié)論中強(qiáng)調(diào)了“當(dāng)前，從沒有團(tuán)聚的溶劑分散狀態(tài)中獲得層離的單獨(dú)的LDH納米片層仍然是巨大的挑戰(zhàn)”[Chemical Reviews,2012,112(7),4124-4155]。總的看來(lái)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可層離LDH的方法主要是使用沸騰的丁醇、丙烯酸酯類聚合物單體、甲苯和甲酰胺等溶劑。

這些方法還不能避免有毒溶劑以及高沸點(diǎn)的強(qiáng)極性溶劑的使用，后者將在層離之后的材料制備過程中很難完全脫除，甚至可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物。并且，目前的層離液體系還存在層離量小及不穩(wěn)定的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，旨在解決目前的層離方法還不能避免有毒溶劑以及高沸點(diǎn)的強(qiáng)極性溶劑的使用，有毒溶劑以及高沸點(diǎn)的強(qiáng)極性溶劑在層離之后的材料制備過程中很難完全脫除，甚至可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物；并且，目前的層離液體系還存在層離量小及不穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，所述在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，具體步驟包括：

步驟一，制備層間有機(jī)改性的LDH：選用二價(jià)金屬陽(yáng)離子和三價(jià)陽(yáng)離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝9.0～10.0下，70℃～75℃經(jīng)24小時(shí)持續(xù)攪拌后，離心洗滌后75℃下鼓風(fēng)烘干，合成有機(jī)改性的LDHs的粉末；

步驟二，層離LDH：將0.01g～0.1g的LDHs粉末研磨后，加入10ml含六圓環(huán)的醇中，震蕩攪拌后超聲10分鐘，獲得LDHs穩(wěn)定層離在溶劑醇中的膠態(tài)懸浮液。

進(jìn)一步，步驟一中的改性劑種類為十二烷基硫酸鈉SBS、十二烷基磺酸鈉SDS或十二烷基苯磺酸鈉SDBS中的一種。

進(jìn)一步，步驟一中的合成方法采用雙金屬離子恒定pH共沉淀法。

進(jìn)一步，步驟一中的雙金屬離子種類為鎂鋁、鋅鋁、鎳鋁和鈷鋁，所形成的雙氫氧化物中二價(jià)金屬與三價(jià)金屬離子的摩爾比范圍是2.5：1～3.5：1。

進(jìn)一步，步驟一中所用改性劑與鋁離子摩爾比范圍是1：1～3：1。

進(jìn)一步，步驟二中溶劑為松油醇S₀。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法制備的二維納米材料。

本發(fā)明提供的一種在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，基于對(duì)LDH層離機(jī)理的分析，通過系統(tǒng)地考察層間陰離子與溶劑間相互作用對(duì)LDH層離性的影響，從而得到了一種層離LDH的方法。這種方法使用常見易得、環(huán)境友好的溫和溶劑，與層間離子匹配，同時(shí)使用常見的陰離子表面活性劑改變層間的化學(xué)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)LDH大量層離，形成的層離液體系本身穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的X-射線衍射圖。

圖中：(1)是Mg₃Al-LDH-SBS粉末的衍射圖；(2)是Mg₃Al-LDH-SBS粉末中加入松油醇后以涂片的方法測(cè)試的衍射圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的在溶劑中大量層離層狀雙氫氧化物的方法，具體步驟如下：

S101：制備層間有機(jī)改性的LDH。選用二價(jià)金屬陽(yáng)離子和三價(jià)陽(yáng)離子的硝酸鹽，氫氧化鈉和十二烷基的表面活性劑，在pH＝9.0～10.0下，70～75℃經(jīng)24小時(shí)持續(xù)攪拌后，離心洗滌后75℃下鼓風(fēng)烘干，合成有機(jī)改性的LDHs的粉末。

S102：層離LDH。將0.01g～0.1g的LDH粉末研磨后，加入10ml含六圓環(huán)的醇中，震蕩攪拌后超聲10分鐘，可獲得LDH穩(wěn)定層離在溶劑醇中的膠態(tài)懸浮液。

S101中的改性劑種類為十二烷基硫酸鈉(SBS)、十二烷基磺酸鈉(SDS)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)三者其中的一種。

S101中的合成方法采用雙金屬離子恒定pH共沉淀法。

S101中的雙金屬離子種類為鎂鋁、鋅鋁、鎳鋁和鈷鋁，所形成的雙氫氧化物中二價(jià)金屬與三價(jià)金屬離子的摩爾比例范圍是2.5：1～3.5：1。

S101中所用改性劑與鋁離子摩爾比例范圍是1：1～3：1。

S102中溶劑為松油醇(S₀)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

實(shí)例1.SBS改性鎂鋁雙氫氧化物的層離。

用去離子水制備0.2mol/L的SBS溶液500ml，置于2000ml四口燒瓶?jī)?nèi)，以1mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH＝10.0，通入N₂保護(hù)。稱取19.6g Mg(NO₃)₂·6H₂O，9.39g Al(NO₃)₃·9H₂O溶解于400ml去離子水中制備鎂鋁的硝酸鹽混合溶液。在75±2℃的反應(yīng)條件下，將氫氧化鈉和鎂鋁硝酸鹽混合溶液同時(shí)逐滴加入到SBS溶液中，同時(shí)以氫氧化鈉保持pH＝10.0。滴加完成后繼續(xù)陳化反應(yīng)24小時(shí)，冷卻后用去離子水離心洗滌5次，75℃下烘干得Mg₃Al-LDH-SBS。取10ml松油醇倒入含有0.01g Mg₃Al-LDH-SBS粉末的容器中，震蕩攪拌后超聲10分鐘，可得Mg₃Al-LDH-SBS在松油醇中層離的澄清穩(wěn)定的膠態(tài)懸浮液。

實(shí)例2.SDBS改性鎳鋁雙氫氧化物的層離。

用去離子水制備0.2mol/L的SDBS溶液500ml，置于2000ml四口燒瓶?jī)?nèi)，用1mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH＝10.0，通入N₂保護(hù)。稱取17.70g Ni(NO₃)₂·6H₂O，9.40g Al(NO₃)₃·9H₂O溶解于400ml去離子水中制備鎳鋁的硝酸鹽混合溶液。在75±2℃的反應(yīng)條件下，將氫氧化鈉和鎳鋁硝酸鹽混合溶液同時(shí)逐滴加到SDBS溶液中，同時(shí)用氫氧化鈉保持溶液pH＝10.0。滴加完成后繼續(xù)陳化反應(yīng)24小時(shí)，冷卻后以去離子水離心洗滌5次，75℃下烘干得Ni₃Al-LDH-SDBS。將10ml松油醇倒入含有0.01g Ni₃Al-LDH-SDBS粉末的容器中，震蕩攪拌后超聲10分鐘，可得Ni₃Al-LDH-SDBS在松油醇中層離的穩(wěn)定澄清的膠態(tài)懸浮液。

如圖2所示，X-射線衍射圖中(1)是Mg₃Al-LDH-SBS粉末的衍射圖，(2)是Mg₃Al-LDH-SBS粉末中加入松油醇后以涂片的方法測(cè)試的衍射圖。與(1)相對(duì)比，(1)衍射以及相關(guān)的多級(jí)衍射峰的消失，證明了LDH片層之間的層離。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。