mg-al-对氨基苯磺酸根插层水滑石的合成与表征

mg-al-对氨基苯磺酸根插层水滑石的合成与表征

岩浆岩是一个由正电荷组成的带负电的层状化合物。它是一种充满负电的离子材料。它是阴离子层结构的材料，其化学组成为m。制备有机阴离子插层水滑石并研究其结构性能已经成为了一个研究热点,同时也先后出现了许多的制备方法,如阴离子直接交换法、原位法、焙烧复原法、返浑沉淀法、成核/晶化隔离法、热反应法、水热法等11.1试剂及试验设备实验用所有试剂均为国产分析纯。1.21.2.1碱溶液配制成碱溶液称取硝酸镁0.2mol,硝酸铝0.1mol,溶于150ml蒸馏水中配成混合盐溶液;另称取氢氧化钠0.6mol溶于150ml蒸馏水中配成碱溶液。将混合盐溶液、氢氧化钠碱溶液通过滴液漏斗以相同速度滴入装有50ml蒸馏水的三颈烧瓶中,恒温80℃剧烈搅拌,滴完继续搅拌8小时后将浆液在反应温度下晶化48小时,洗涤抽滤4-5次,所得样品密封保存。1.2.2水应用程序法称取8.00克前驱体水滑石放入装有100蒸馏水的三颈烧瓶中,在80℃下剧烈搅拌5小时使水滑石充分溶胀并打散制成白浆,将化学计量相当于水滑石前驱体中硝酸根三倍的对氨基苯磺酸钠溶于蒸馏水,在剧烈搅拌下加入三颈烧瓶内,调节反应体系的pH=8-9。80℃继续搅拌4小时。抽滤,洗涤干净,80℃下烘干12小时,即得对氨基苯磺酸根插层水滑石样品,密封保存。1.2.3金属离子检测称取硝酸镁0.04mol,硝酸铝0.02mol溶于100ml蒸馏水中配成混合盐溶液。另取0.04mol对氨基苯磺酸钠和0.16mol氢氧化钠用100ml蒸馏水配成混合溶液。在一三颈烧瓶中先加入50ml水,使瓶内的pH保持在8-9。恒温80℃剧烈搅拌下通过滴液漏斗将上述金属离子混合溶液和对氨基苯磺酸钠溶液同时且缓慢地滴入三颈烧瓶中,约40分钟滴完。80℃下继续搅拌8小时,然后于反应温度下晶化48小时。抽滤,洗涤数次,80℃下干燥12小时,即得对氨基苯磺酸根插层水滑石样品,密封保存。1.2.4盐混合碱溶液称取硝酸镁0.04mol,硝酸铝0.02mol,对氨基苯磺酸钠0.04mol溶于100ml蒸馏水中配成盐混合溶液。另称取0.16mol氢氧化钠溶于100ml蒸馏水中配成溶液。在一三颈烧瓶中先加入50ml水,并保持瓶内的pH在8-9。恒温80℃剧烈搅拌下通过滴液漏斗将上述盐混合溶液和碱溶液同时且缓慢地滴加至三颈烧瓶中,约40分钟滴完。80℃下继续搅拌8小时,再于反应温度下晶化48小时。1.3样品的热分解试验将在酸性条件下合成的对氨基苯磺酸根插层水滑石样品分成五份,分别在马弗炉内于120℃、250℃、350℃、450℃和550℃下焙烧三小时,对焙烧后的样品分别测试其XRD和IR,以研究样品的热分解行为。1.4hk激发源扫描X射线粉末衍射在XRD-Y2000型衍射仪上测定,CuKɑ激发源,扫描速度为4°/min,扫描范围5-60°。FT-IR光谱用FT-IR360型红外光谱仪(美国)测定,KBr压片,测量范围400-4000cm22.1常用的提取法阴离子插层水滑石的合成方法较多,比较常用的方法是水溶液中阴离子直接交换法、焙烧复原法、返混沉淀法等2.2原位一步合成法合成对氨基苯磺酸根插层水碳酸钙ldXRD是研究水滑石层状结构最为行之有效的方法。图1是实验合成的水滑石及插层水滑石的XRD谱图。水滑石样品的XRD谱图的共同特征是:在2θ值较低处(5-40°)有三至四个尖且强的峰,表明层状结构的存在,而其中在XRD最小角处的d(001)衍射峰代表层间衍射,即水滑石层间距的大小由该峰所对应的d值确定图1a是水滑石前驱体的XRD谱图。从图1a可以看出,该样品具有典型的水滑石XRD特征衍射峰,其峰形尖锐且强度高,反映层状结构的三个衍射强度较大的特征衍射峰出现在2θ为9.71°、19.91°和34.79°,分别对应于水滑石的d(001)、d(002)和d(003)衍射峰。从(001)衍射峰的2θ=9.71°可知,其层间距为0.9108nm。已知水滑石的厚度为0.48nm,由此得到水滑石的层内空间高度为0.4308nm,该值与硝酸根离子的体积相吻合图1b和图1c分别是碱性和酸性条件下原位一步合成法合成的对氨基苯磺酸根插层水滑石的XRD谱图。从图1b可以看出,该样品具有典型的水滑石XRD特征衍射峰,其峰形尖锐强度高,反映层状结构的三个衍射强度较大的特征衍射峰出现在2θ为6.32°、12.20°、23.36°处,分别对应于水滑石的d(001)、d(002)、d(003)衍射峰。与硝酸根型母体水滑石样品的XRD谱图相比,在该样品的谱图中,表征层结构的各特征衍射峰均规则地向2θ的低角区移动,其d(001)特征衍射峰对应的层间距为1.3985nm,由此可见,对氨基苯磺酸根阴离子的确被引入了水滑石层内,这些结果与文献报道的相吻合图1d是以硝酸根型水滑石为前驱体采用阴离子直接交换法制备的对氨基苯磺酸根插层水滑石样品的XRD谱图。从图1d可见,样品的d(001)特征衍射峰出现在2θ等于6.20°处,对应的层间距为1.4255nm。但是图1d中d(001)对应的衍射峰强度较低且峰形相对较宽。表1给出了不同方法制备的插层水滑石的XRD衍射数据。比较表1中的d值我们发现,不同方法合成的插层水滑石样品其d略有不同,且该值与阴离子在层间采取以苯环平面垂直于水滑石层板构型时所获得的d值要低,据此我们推测,插层阴离子在水滑石层间采取了以一定角度偏离垂直于水滑石层板的构型占居水滑石层间,而不同方法合成的样品的d值的不同,则是由于合成方法的不同所造成的2.3ft-ir谱图分析图2是对氨基苯磺酸钠、水滑石前驱体与不同方法合成的对氨基苯磺酸根插层水滑石样品的FT-IR谱图。从图2a可见,硝酸根母体水滑石的红外谱图在1383cm2.4焙烧前后对氨基苯磺酸根活性成分的变化图3是在碱性条件下原位法合成的对氨基苯磺酸插层水滑石样品的DTA曲线。从图中可看出,样品的热分解过程一般分三步进行:第一步,在100-220℃范围内吸热,对应于脱除物理吸附水和层间水;第二步,在250-400℃范围内吸热,对应于水滑石层上羟基的脱除;第三步,在400-500℃之间出现放热峰,对应于对氨基苯磺酸根的燃烧分解为了进一步研究插层水滑石材料的热分解过程,我们以酸性条件下制备得到的样品为例,对其进行了在不同温度下焙烧后的XRD和IR分析,其结果如图4、5所示。从图4a可见,在120℃脱羟基温度以前焙烧样品,其XRD谱图仍旧呈明显的层状结构,但是其(001)对应的2θ(=6.15°)发生向低角区域移动的现象,这可能是在热处理过程中脱除表面和层间吸附水的原因,相应的IR光谱亦表明对氨基苯磺酸根存在的特征振动峰,表明此时样品的层状结果仍然存在。250℃时,对氨基苯磺酸根水滑石的特征衍射峰明显减弱,到350℃时(001)衍射峰基本消失,这主要是由于在较高温度下水滑石发生热分解,层板羟基逐渐脱除,层柱结构开始坍塌。当焙烧温度继续升高时,XRD谱图的各种衍射峰完全消失,样品转变成无定型金属氧化物的混合物。由于最终样品所处理的温度无法达到无定型金属氧化物的晶化温度,故XRD谱图中没有任何新的衍射峰出现。图5是样品在不同温度焙烧处理后的IR光谱。从图5可以看出,在450℃以下,插层阴离子的相关基团的振动峰仍清晰可见,表明在所处理的温度下,插层的有机阴离子并未发生明显的分解。而从上述XRD分析我们知道,在350℃处理的样品,其层结构已遭破坏,因此,我们认为,在350℃以下,有机阴离子仍然以阴离子柱的形式插层于水滑石层间,当样品处理温度达到350℃以上时,尽管层柱结构已遭破坏,但有机阴离子并未完全分解。因此,在这个意义上讲,对插层水滑石而言,层柱结构的破坏与作为柱子的阴离子的分解不是同步进行的,前者的分解温度相对较低,而后者的分解温度则依离子稳定性的不同而不同。此外,从对不同温度处理的样品的IR光谱的比较我们发现,随着样品处理温度的升高,插层阴离子中磺酸根在1155cm3插层法成岩储岩碳氢化产物的表征(1)本文采用阴离直接交换法、酸性和碱性条件下原位法制备了对氨基苯磺酸根插层水滑石,结果表明,三种方法均能制备出对氨基苯磺酸根插层水滑石样品,但相比之下,碱性和酸性条件下原位法合成插层水滑石不仅方法简单,而且合成的样品具有更好的结晶性和层有序性,更适合于离子体积相对较大的阴离子的插层。(2)DTA分析表明,插层水滑石样品的热分解过程一般包括三个步骤,即:第一步,在100-220℃范围内吸热,对应于脱除物理吸附水和层间水;第二步,在250-400℃范围内吸热,对应于水滑石层上