專利名稱：溶劑熱法制備納米層狀雙氫氧化物Zn₅(OH)₈(NO₃)₂·2H₂O的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)溶劑熱法制備單相納米級(jí)Zn5(OH)8(N03)r2H20晶體的方法, 即采用溶劑熱法，使用Zn(N03)2與六亞甲基四胺，制備出單相的，納米級(jí)尺度，具有層 狀結(jié)構(gòu)的Zn5(OH)8(N03)2-2H20規(guī)則薄片狀晶體。二、 背景技術(shù)層狀化合物又稱插層化合物，分為陰離子型和陽(yáng)離子型層狀化合物。通過(guò)對(duì)插 層分子的交換或修飾，層狀化合物可以具有豐富的功能特性，如催化，吸附,萃取，離子 交換，藥物緩釋載體等等。陰離子化合物通常指層狀雙氫氧化物(LDHs)，它的通式為[M^M〗+(Oi/)2][《V;;//^]， M代表金屬離子，金屬離子可以有兩種，也可以只有一種，A代表陰離子。金屬離子與羥基以離子鍵，在平面內(nèi)組成類似水鎂石的共邊 八面體結(jié)構(gòu)。陰離子處于層平面間，以氫鍵或范德華力與上下層聯(lián)系，這使得它較容 易被置換成其它功能性離子而不影響層內(nèi)結(jié)構(gòu)，從而被用于各種具有特殊功能陰離子 的載體。目前這種性質(zhì)受到越來(lái)越多的關(guān)注，在吸附、催化、醫(yī)藥、電化學(xué)、光化 學(xué)、農(nóng)藥等許多領(lǐng)域已經(jīng)或即將展現(xiàn)出極為廣闊的應(yīng)用前景。參見(jiàn)[l] J. Sun, Y. Zhou， Z. Chen， (i Zhu, Q Fang, R.Yang, S. Qiu, D. Zhao, Journal of Solid State Chemistry 179, 1230 (2006)。 [2] S. Aisawa， H. Kudo， T. Hoshi, S.Takahashi， H。 Hirahara， Y.Umetsu， E。 Narita， Journal of Solid State Chemistry 177， 3987 (2004)Zn-LDH是這類材料的代表，包括Zn3(OH)4(N03)2, Zn5(OH)8(N03)4'2H20等等。 Zi^+對(duì)生命體是無(wú)毒的，這使得它在藥物載體、環(huán)境保護(hù)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。目 前制備Zn-LDH主要有以下方法(1)含水硝酸鹽加熱分解；(2)固體氧化物和相應(yīng)的 硝酸鹽水溶液反應(yīng)；(3)在硝酸鹽溶液中加入NaOH反應(yīng)。參見(jiàn)[3] S.P. Newman and W. Jones, Journal of Solid State Chemistry 148, 26 (1999)。但是，這些方法都具有很大 的局限性，制備得到的Zn-LDH不具有規(guī)則的外形，不能保證晶體的單一性，難以有效 控制產(chǎn)品大小尺寸。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在傳統(tǒng)的水熱反應(yīng)法基礎(chǔ)上，改用乙醇作為溶劑，選擇適當(dāng)?shù)囊掖寂c水 的比例，反應(yīng)壓力，溫度和時(shí)間，得到單相的，結(jié)晶完好，具有層狀結(jié)構(gòu)的 Zn5(OH)8(N03)2'2H20納米級(jí)薄片狀晶體。本發(fā)明的目的是利用溶劑熱方法，控制反應(yīng)條件，制備納米級(jí)層狀 Zn5(OH)8(N03)2-2H20單晶。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)2'2H20晶 體的方法，其特征是先分別稱量摩爾比為1:1 Zn(N03)2和C6H12N4 (六亞甲基四胺)粉 末，用乙醇作為溶劑，將粉末加入乙醇與水的混合溶液中(乙醇與水的體積比例為5- 15:1)充分溶解，得到濃度為0.005-0.02mol/L的Zn(N03)2和<:61112>14溶液，Zn(N03)2 和C6H12N4純度最好大于或等于99.0%以上。乙醇與水的混合溶液可作為加熱的溶 劑，溶解的溫度范圍是室溫至50°C。 Zn(NCb)2和C6H12N4原材料粉末的純度最好 不低于99.0% 。將所得溶液裝進(jìn)密封的容器(如玻璃瓶)中，放入烘箱內(nèi)，92土5。C加熱1±0.5 小時(shí)。冷卻后,將所得粉末取出，用去離子水清洗后并超聲后,室溫下干燥。本發(fā)明的特點(diǎn)是從對(duì)不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的Zn3(OH)4(N03)2粉末的測(cè)試 效果來(lái)看，可以制備出單相的，結(jié)晶良好的,厚度為納米級(jí)的薄片。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便, 可靠,所需的裝置也非常簡(jiǎn)單。制備過(guò)程簡(jiǎn)單，得到的晶體結(jié)晶完好,比表面積大。四

圖l Zn5(OHMN03)2'2H20粉末的XRD譜圖2 Zn5(OHMN03)2'2H20粉末的紅外透射譜圖3 Zn5(OH)8(N03)2'2H20粉末的形貌(SEM照片)圖4 Zn5(OHMN03V2H20粉末的高分辨照片(TEM照片)五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，制備方法的步驟如下第一步首先稱量純度大于等于99.0%的Zn(N03)2和<:6&2忖4粉末(摩爾比為 1:1)。將無(wú)水乙醇和去離子水配成體積比為9:1的溶液。第二步將Zn(N03)2和C6HuN4粉末分別溶于溶液中，充分溶解后再將溶液混合o第三步將混合后的溶液裝進(jìn)密封的玻璃瓶中，再把玻璃瓶放入烘箱中，加熱至92'C并保溫一個(gè)小時(shí)。待冷卻后取出。第四步將所得粉末取出，用去離子水清洗后并超聲三次后，室溫下在培養(yǎng)皿中 干燥。本發(fā)明方法中，不同的反應(yīng)溫度和不同的溶液濃度得到的粉末具有不同的形貌特征。結(jié)果顯示，只有在一定的反應(yīng)溫度(90-95°C)和溶液濃度為0.005-0.01mol/L的 條件下，尤其是得到的Zn5(OH)8(N03V2H20結(jié)晶才是完整的，而其他條件下得到的 Zn5(OH)8(N03)2*2H20粉末形貌都不規(guī)整。圖1是上述條件下制備的Zll5(OH)8(N03)2'2H20粉末的x射線衍射譜，它說(shuō)明這種條件下制備的Zn5(OH)8(N03)r2H20粉末是單相的。圖2 Zn5(OH)8(N03)2'2H20粉 末的紅外透射譜?？梢钥吹?，該樣品的紅外吸收峰與粉末的成分是吻合的。圖3是上 述樣品掃描電子顯微鏡照片，呈平行四邊形的薄片狀。圖4是上述樣品透射電子顯微 鏡照片，高分辨照片和電子衍射照片，計(jì)算晶體的晶格參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)晶格參數(shù)是吻合的, 說(shuō)明樣品是Zn5(OH)8(N03)r2H20。以上幾個(gè)方面說(shuō)明，采用溶劑熱方法，采用乙醇與去離子水的混合溶液，可以制備 得到單相的，厚度為納米級(jí)的，結(jié)晶完好的Zn5(OH)8(N03)2'2H20粉末。相應(yīng)的最優(yōu) 制備條件是反應(yīng)溫度為92°C,反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)。
權(quán)利要求
1、溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O納米級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是分別稱量摩爾比為1∶1 Zn(NO3)2和C6H12N4粉末，用乙醇作為溶劑，將粉末加入乙醇與水的混合溶液中充分溶解，乙醇與水的體積比例為5-15∶1；將所得溶液裝進(jìn)密封的容器中，放入烘箱內(nèi)，92±5℃加熱1±0.5小時(shí)；冷卻后，將所得粉末取出，用去離子水清洗后并超聲后，室溫下干燥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)r2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是Zn(N03)2和C6HuN4溶液濃度為0.003-0.02mol/L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)r2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是乙醇與水的混合溶液可作為加熱的溶劑，溶解的溫度 范圍是室溫至50'C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)r2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是反應(yīng)溫度為90-95°C，溶液濃度0.005-0.01mol/L的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)2'2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法,其特征是無(wú)水乙醇和去離子水的體積比為9:1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)2*2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是將Zn(NCb)2和C6HuN4粉末分別溶于溶液中，充分溶 解后再將溶液混合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)r2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是混合后的溶液裝進(jìn)密封的玻璃瓶中，再把玻璃瓶放入 烘箱中，加熱至92'C并保溫一個(gè)小時(shí)，待冷卻后取出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱方法制備納米層狀Zn5(OH)8(N03)r2H20納米 級(jí)薄片狀晶體的方法，其特征是將所得粉末取出后，用去離子水清洗后并超聲三次后， 室溫下干燥。
全文摘要
溶劑熱方法制備納米層狀Zn₅(OH)₈(NO₃)₂·2H₂O納米級(jí)薄片狀晶體的方法，分別稱量摩爾比為1∶1 Zn(NO₃)₂和C₆H₁₂N₄粉末，用乙醇作為溶劑，將粉末加入乙醇與水的混合溶液中充分溶解，乙醇與水的體積比例為5-15∶1；將所得溶液裝進(jìn)密封的容器中，放入烘箱內(nèi)，92±5℃加熱1±0.5小時(shí)；冷卻后，將所得粉末取出，用去離子水清洗后并超聲后，室溫下干燥。本發(fā)明制備出單相的，厚度為納米級(jí)的薄片。
文檔編號(hào)C01G9/00GK101209854SQ200710192348
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者臻 傅, 劉曉杰, 迪 吳, 翔 徐, 李思敏, 李愛(ài)東, 峰 謝 申請(qǐng)人:南京大學(xué)