超薄层羟镁铝石纳米片的制备和应用

羟镁铝石是水中有害阴离子组分的有效去除剂,且在处理过程中不引发二次污染,但难以经传统阴离子黏土合成技术制备。利用优化后机械化学方法合成了高纯羟镁铝石,并进一步通过片层剥离技术成功制备了超薄层羟镁铝石纳米片,避免了传统方法制备的羟镁铝石因颗粒团聚而吸附性能无法充分发挥的情况。文中尝试了6种分层剂(甲醇、乙醇、正丁醇、丙酮、天冬酰胺、甲酰胺),其中甲酰胺分层效果最佳,由其制备的超薄层羟镁铝石片层纤薄、孔隙发育,比表面积达163.3 m^(2)/g,对典型有害组分Cr(Ⅵ)、Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)的吸附容量则分别可达12.98、25.46、29.18 mg/L,显著高于未分层羟镁铝石及其他分层剂处理后的羟镁铝石。超薄层羟镁铝石纳米片在水污染处理领域有广阔应用前景。

纳米级水氯铁镁石的制备及颗粒团聚控制

水氯铁镁石是具有Mg/Fe结构层的一类特殊阴离子粘土,具有典型的阴离子粘土层状结构、较大的比表面积和热分解特性,是吸附和催化领域内性能优异的新型粘土材料,而纳米水氯铁镁石颗粒的团聚是阻碍其性能开发的关键问题,本文从材料合成、超声分散和悬浮液干燥3个方面阐述了纳米水氯铁镁石制备过程中颗粒团聚的机理和控制措施,并利用XRD、透射电子显微镜、扫描电镜、粒径分布和比表面积等检测手段对合成产物进行表征.研究表明,通过快速沉淀-水热法合成的水氯铁镁石悬浮液颗粒呈薄片状,具有完整的正六边形晶型,粒径大多在166~675 nm,选用有机溶剂洗涤,并缩短晶化时间,采用最低限度的超声分散,冷冻干燥有助于制备颗粒尺寸小、表面细腻、排列整齐的水氯铁镁石纳米材料,最终达到理想的分散效果.

机械化学法合成羟基插层Mg/Fe型层状双氢氧化物

Mg/Fe型层状双氢氧化物(LDH)是一类可有效去除水中有害组分(特别是有害阴离子)的无机吸附材料。常用的共沉淀法在合成层状双氢氧化物过程中容易产生大量碱性废水,且合成产物通常结晶度较低。本文利用改进的机械化学合成法,选取MgO和无定形态的Fe(OH)_(3)作为反应前驱物,成功制备出了羟基(—OH)插层的Mg/Fe型层状双氢氧化物(Mg-Fe-OH-LDH)。通过对合成产物的XRD、SEM、FT-IR及比表面积分析,探究了研磨时间、研磨条件及晶化时间等实验参数对产物晶体结构的影响。结果表明:在前期机械研磨过程中对MgO和无定形态的Fe(OH)_(3)混合物进行强烈的撞击和搅拌,可以诱发化学反应并合成目标产物,使用高能行星球磨仪研磨仅1.5 h即可生成高纯度的Mg-Fe-OH-LDH;晶化过程加快后期合成产物的晶粒发育,晶化48 h后的Mg-Fe-OH-LDH晶粒呈规整的薄片型,孔隙发育,且层间主要为羟基和水分子,化学结构式为Mg_(2.96)Fe(OH)_(8.94)·0.942H_(2)O,比表面积为42.8 m^(2)/g;在25℃条件下,对磷酸根和刚果红的单分子层最大吸附量分别为64.44和97.61 mg/g。综上,通过该方法可经济、高效地大批量生产Mg-Fe-OH-LDH,同时避免了掺杂可能产生二次污染的其他阴离子组分,有望应用于大规模的水污染处理。