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一种类水滑石化合物及其制备方法和应用

一种类水滑石化合物及其制备方法和应用

IPC分类号 : C01F7/00I,C01G49/00I,C01G53/00I,A01N25/08I,A01N59/00I,A01P1/00I,C11D3/04I,C11D3/12I,C11D3/395I

申请号
CN201910276543.9
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2019-04-08
  • 公开号: 110028090B
  • 公开日: 2019-07-19
  • 主分类号: C01F7/00I
  • 专利权人: 河北科技大学

专利摘要

本发明涉及水滑石材料技术领域,具体公开一种类水滑石化合物及其制备方法和应用。所述化合物包括二价金属氢氧化物和三价金属氢氧化物构成的层结构,以及层间的阴离子,且所述阴离子为亚氯酸根。所述制备方法至少包括以下步骤:将二价金属盐和三价金属盐混合,配制得到混合盐水溶液;将亚氯酸盐和碱性物质混合,配制得到共沉淀水溶液;将所述混合盐水溶液和所述共沉淀水溶液同时加入到反应器中,进行晶化处理,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物。本发明得到类水滑石化合物性能稳定,二氧化氯的释放周期长,达到90天,释放量稳定,初始释放量每天达到20mg。

权利要求

1.一种类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:所述制备方法至少包括以下步骤:

步骤A、将二价金属盐和三价金属盐混合,配制得到混合盐水溶液;

步骤B、将亚氯酸盐和碱性物质混合,配制得到共沉淀水溶液;

步骤C、将所述混合盐水溶液和所述共沉淀水溶液同时加入到反应器中,进行晶化处理,所述晶化处理的条件为:pH值为8-10,温度为20-80℃,处理时间为2-24h,所述混合盐水溶液、共沉淀水溶液和晶化处理过程均采用去CO2的蒸馏水配制或处理,得到类水滑石化合物,其中所述类水滑石化合物包括二价金属氢氧化物和三价金属氢氧化物构成的层结构,以及层间的阴离子,且所述阴离子为亚氯酸根;所述二价金属为Mg2+、Ni2+或Cu2+;所述三价金属为Al3+、Ti3+或Fe3+;所述二价金属和三价金属的摩尔比为0.9-4:1;所述亚氯酸根的物质的量是二价金属和三价金属物质的量之和的1.6-6.4倍。

2.如权利要求1所述的类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:所述二价金属盐的阴离子为NO3-、Cl-或CO32-;和/或

所述三价金属盐的阴离子为NO3-、Cl-或SO42-

3.如权利要求2所述的类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:所述二价金属盐为硝酸镁、氯化镁、碳酸镁、硝酸镍、氯化铜或硝酸铜;和/或

所述三价金属盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、硫酸钛、氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

4.如权利要求1所述的类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:所述混合盐水溶液中二价金属和三价金属的总浓度为0.2-1.0mol/L;和/或

所述共沉淀水溶液中亚氯酸根和碱性物质的总浓度为0.68-20mol/L。

5.如权利要求1所述的类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:所述亚氯酸盐为亚氯酸钾、亚氯酸钠或亚氯酸铵;和/或

所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸钠。

6.如权利要求1所述的类水滑石化合物的制备方法,其特征在于:

所述晶化处理在氮气气氛下进行;和/或

所述晶化处理后还包括过滤和干燥,且所述过滤得到的滤饼,采用去CO2的蒸馏水将所述滤饼洗至中性,然后再采用无水乙醇洗1-2次,在温度为50-70℃的条件下干燥时间10-14h。

7.权利要求1-6任一项所述的类水滑石化合物的制备方法制备得到的类水滑石化合物在缓释二氧化氯方面的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及水滑石材料技术领域,尤其涉及一种类水滑石化合物及其制备方法和应用。

背景技术

水滑石又名层状双金属氢氧化物,英文名Layered Double Hydroxides,简写为LDH,它是近年来兴起的一种人工合成的层状矿物材料,它们在化学、化工领域可用作催化剂与催化剂载体;在医药行业用作新一代抗酸与胃粘膜保护剂;在塑胶行业,可用作抗菌剂、阻燃剂和PVC稳定剂;在环保领域,它们对许多有毒有害阴离子有强烈的吸附作用,因此在水质净化、污水处理、污染防治和环境修复等方面有广阔的应用前景;在功能性材料领域用作红外、紫外吸收和阻隔材料。

二氧化氯具有强烈的反应活性和氧化能力,在应用过程中不会产生氯仿等有机卤代物和致突变物质,且具有选择性。因此,二氧化氯作为消毒剂、漂白剂、脱味剂、清洁剂等在相关领域中得到广泛应用。近20年来,二氧化氯应用日益增长,主要是因为二氧化氯已被证明,作为一种替代包括从常规的液氯到臭氧等其他消毒工艺的消毒剂以及漂白剂是可行和有效的。但是二氧化氯的不稳定性给实际应用带来了很大的不便,需现用现制备或保存条件很苛刻。

发明内容

针对现有二氧化氯需现用现制备或保存条件很苛刻的问题,本发明提供一种类水滑石化合物。

以及,一种类水滑石化合物的制备方法。

以及,一种类水滑石化合物在缓释二氧化氯方面的应用。

为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:

一种类水滑石化合物,所述化合物包括二价金属氢氧化物和三价金属氢氧化物构成的层结构,以及层间的阴离子,且所述阴离子为亚氯酸根。

相对于现有技术,本发明提供的类水滑石化合物具有以下优势:

水滑石层间组装上亚氯酸根离子,制备层间客体为亚氯酸根插层的类水滑石材料,将其用作二氧化氯缓释剂,且类水滑石化合物性能稳定,二氧化氯的释放周期长,达到90天,释放量稳定,初始释放量每天达到20mg。

优选的,所述二价金属为Mg2+、Ni2+或Cu2+

优选的,所述三价金属为Al3+、Ti3+或Fe3+

优选的,所述二价金属和三价金属的摩尔比为0.9-4:1。

控制二价金属和三价金属摩尔比为0.9-4:1,是因为在此比例范围内水滑石框架较易形成,且稳定,阴离子较易进入层间。

优选的,所述亚氯酸根的物质的量是二价金属和三价金属物质的量之和的1.6-6.4倍。

不同倍数制备的ClO2-插层水滑石中ClO2-含量不同,低于1.6倍时,由于ClO2-浓度太低且NO3-、Cl-更容易进入层间,导致ClO2-不能插入层间;6.4倍时ClO2-达到最大插入量,即使亚氯酸钠物质量再增加,层间插入量也不再增加。

进一步地,本发明还提供一种类水滑石化合物的制备方法,至少包括以下步骤:

步骤A、将二价金属盐和三价金属盐混合,配制得到混合盐水溶液;

步骤B、将亚氯酸盐和碱性物质混合,配制得到共沉淀水溶液;

步骤C、将所述混合盐水溶液和所述共沉淀水溶液同时加入到反应器中,进行晶化处理得到类水滑石化合物。

相对于现有技术,本发明提供的制备方法具有以下优势:

本发明利用水滑石具有可插层组装的性能,采用共沉淀法在水滑石层间组装上亚氯酸根离子,制备层间客体为亚氯酸根插层的类水滑石材料,将其用作二氧化氯缓释剂。

本发明得到类水滑石化合物性能稳定,二氧化氯的释放周期长,达到90天,释放量稳定,初始释放量每天达到20mg。

优选地,所述二价金属盐的阴离子为NO3-、Cl-或CO32-

优选地,所述三价金属盐的阴离子为NO3-、Cl-或SO42-

优选地,所述二价金属盐为硝酸镁、氯化镁、碳酸镁、硝酸镍、氯化铜或硝酸铜。

优选地,所述三价金属盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、硫酸钛、氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

优选地,所述混合盐水溶液中二价金属和三价金属的总浓度为0.2-1.0mol/L。

优选地,所述共沉淀水溶液中亚氯酸根和碱性物质的总浓度为0.68-20mol/L。

优选地,所述亚氯酸盐为亚氯酸钾、亚氯酸钠或亚氯酸铵。

优选地,所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸钠

优选地,所述晶化处理的条件为:pH值为8-10,温度为20-80℃,处理时间为2-24h。

优选地,所述混合盐水溶液、共沉淀水溶液和晶化处理过程均采用去CO2的蒸馏水配制或处理。

优选地,所述反应器采用氮气气氛。

采取去CO2的蒸馏水和N2保护,是因为反应溶液为碱性,防止在反应过程中CO2进入溶液生成CO32-,CO32-较ClO2-更容易进入水滑石层间生成CO32-插层的水滑石,产生杂质;同时通过控制晶化处理时间和pH值保证亚氯酸根离子顺利进入类水滑石化合物层间。

所述晶化处理后还包括过滤和干燥,且所述过滤得到的滤饼,采用去CO2的蒸馏水将所述滤饼洗至中性,然后再采用无水乙醇洗1-2次,在温度为50-70℃的条件下干燥时间10-14h。

进一步地,本发明还提供上述类水滑石化合物在缓释二氧化氯方面的应用,可用作长效消毒剂、漂白剂、脱味剂和清洁剂等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是水滑石XRD标准图谱;

图2是本发明实施例1得到的类水滑石化合物的XRD图谱;

图3是本发明实施例2得到的类水滑石化合物的XRD图谱;

图4是本发明实施例3得到的类水滑石化合物的XRD图谱;

图5是本发明实施例1得到的类水滑石化合物的红外图谱;

图6是本发明实施例2得到的类水滑石化合物的红外图谱;

图7是本发明实施例3得到的类水滑石化合物的红外图谱;

图8是本发明实施例2得到的类水滑石化合物的二氧化氯释放曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将12.82g的固体Mg(NO3)2和18.76g的固体Al(NO3)3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到混合盐水溶液;

步骤B:将24.78g的亚氯酸钠和9.6g的氢氧化钠混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将混合盐水溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为8.8,在60℃条件下晶化处理6h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗一次,60℃干燥12h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Mg-Al水滑石。

将得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石进行X射线衍射和红外图谱分析,分析结果分别如图2和图5所示。

图1是水滑石XRD标准图谱,从图中可以看出,003、006和009为水滑石化合物的特征峰。

与图1中水滑石XRD标准图谱对比,本实施例得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石的XRD图谱图2中出现003、006、009水滑石特征峰,表明本实施例制备得到的产品为水滑石类化合物,但是图线不平滑、峰高较低、峰宽较大,说明水滑石的结晶度较低。

图5中的红外图谱中在1384cm-附近的吸收峰为Cl-O-Cl振动吸收峰,说明水滑石层间部分阴离子为亚氯酸根。

本实施例得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石采用碘量法检测亚氯酸根的含量,测得亚氯酸根的含量为7.9%。

实施例2

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将25.64g的固体Cu(NO3)2和18.76g的固体Fe(NO3)3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到混合盐水溶液;

步骤B:将60.77的亚氯酸钠和14.6g的氢氧化钠混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将混合盐水溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为9,在60℃条件下晶化处理6h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗一次,60℃干燥12h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Cu-Fe水滑石。

将得到的亚氯酸根插层Cu-Fe水滑石进行X射线衍射和红外图谱分析,分析结果分别如图3和图6所示。

与图1中水滑石XRD标准图谱对比,本实施例得到的亚氯酸根插层Cu-Fe水滑石的XRD图谱图3中出现003、006、009水滑石特征峰,表明本实施例制备得到的产品为水滑石类化合物,且图线平滑,特征峰较高,说明水滑石的结晶度较好。

图6中的红外图谱中在1384cm-附近的吸收峰为Cl-O-Cl振动吸收峰,说明水滑石层间部分阴离子为亚氯酸根。

本实施例得到的亚氯酸根插层Cu-Fe水滑石采用碘量法检测亚氯酸根的含量,测得亚氯酸根的含量为9.8%。

为了更好的说明本发明实施例提供的具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物的特性,将实施例2制备的亚氯酸根插层Cu-Fe水滑石20g进行二氧化氯释放检测,检测结果如图8所示。

从图8中可以看出,二氧化氯的释放周期长,达到90天,释放量稳定,初始释放量每天达到20mg。

实施例3

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将25.64g的固体Mg(NO3)2和18.76g的固体Al(NO3)3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到混合盐水溶液;

步骤B:将50.65的亚氯酸钠和9.6g的氢氧化钠混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将混合盐水溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为9.1,在60℃条件下晶化处理7h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗一次,60℃干燥12h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Mg-Al水滑石。

将得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石进行X射线衍射和红外图谱分析,分析结果分别如图4和图7所示。

与图1中水滑石XRD标准图谱对比,本实施例得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石的XRD图谱图4中出现003、006、009水滑石特征峰,表明本实施例制备得到的产品为水滑石类化合物,但是图线不平滑、峰高较低,说明水滑石的结晶度较低。

图7中的红外图谱中在1384cm-附近的吸收峰为Cl-O-Cl振动吸收峰,说明水滑石层间部分阴离子为亚氯酸根。

本实施例得到的亚氯酸根插层Mg-Al水滑石采用碘量法检测亚氯酸根的含量,测得亚氯酸根的含量为8.8%。

实施例4

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将33.6g的固体MgCO3和16.25g的固体FeCl3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到二价、三价金属盐混合溶液;

步骤B:将286.24g的亚氯酸铵和65.6g的磷酸钠混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将二价、三价金属盐混合溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为8,在80℃条件下晶化处理2h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗2次,70℃干燥10h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Mg-Fe水滑石。

实施例5

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将54.9g的固体Ni(NO3)2和14.4g的固体Ti2(SO4)3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到二价、三价金属盐混合溶液;

步骤B:将212g的亚氯酸钾和16.8g的氢氧化钾混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将二价、三价金属盐混合溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为10,在20℃条件下晶化处理24h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗1次,50℃干燥14h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Ni-Ti水滑石。

实施例6

本发明实施例提供一种类水滑石化合物的制备方法,包括以下步骤:

步骤A、将19g的固体MgCl2和13.4g的固体AlCl3混合溶于500mL去CO2的蒸馏水中,得到二价、三价金属盐混合溶液;

步骤B:将108.6g的亚氯酸钠和164g的磷酸钠混合溶于500mL的去CO2的蒸馏水中,得到共沉淀水溶液;

步骤C:将二价、三价金属盐混合溶液和共沉淀水溶液同时加入有氮气保护的锥形瓶中,调节pH值为9,在40℃条件下晶化处理10h,抽滤,用去CO2的蒸馏水将滤饼洗至中性,再用无水乙醇洗1次,55℃干燥12h,得到具有二氧化氯缓释功能的类水滑石化合物,即亚氯酸根插层Mg-Al水滑石。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

一种类水滑石化合物及其制备方法和应用专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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