论文部分内容阅读
层状复合金属氢氧化物（LDHs）也被称为阴离子黏土，是一种新型无机功能材料。LDHs具有独特的结构和功能特性，在众多领域得到了广泛的应用，如催化、吸附、医药等。然而LDHs没有内比表面，比表面积都比较小，这在很大程度上限制了它的应用。因此，增加LDHs材料的比表面积是一个很重要且值得研究探索的课题。LDHs的比表面积主要基于它的外表面积，为了提高比表面积，减小LDHs粒子的厚度就成为首要解决的问题。通过传统方法，如共沉淀法、水热法等制备的LDHs比表面积都较小，大约为2080m2/g，晶粒厚度一般为2050nm。本论文提出了一种简便易行的新方法，通过添加助剂来抑制水滑石c方向上的生长（垂直于层板的堆积方向），制备出了粒子厚度<15nm、比表面积>160m2/g的MgAl-CO3-LDHs。研究结果表明：1.研究了三种助剂（十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠）和制备方法对MgAl-CO3-LDHs比表面积的影响。结果表明，采用双滴法，以聚乙二醇（PEG）为助剂时的效果最好，制备出的LDHs样品颗粒厚度最薄（14.2nm）、比表面积最大（142.6m2/g）。而以十二烷基硫酸钠（SDS）为助剂不能制备出大比表面积的LDHs；以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为助剂的效果不如聚乙二醇好。PEG通过氢键作用力吸附在LDHs表面形成吸附层，抑制其厚度方向（c方向）的生长，吸附层之间存在空间位阻效应，能阻止LDH晶胚之间的团聚和聚合，从而制备出晶粒厚度很薄的LDHs。2.系统研究了聚乙二醇不同添加时间、混合时间、聚合度、浓度、添加顺序及晶化温度、碱量对LDHs粒子厚度、比表面积的影响。结果表明，采用共沉淀法通过同步滴加盐、碱及助剂三种溶液，滴加完毕后升温到95℃，且助剂PEG-1000浓度为8g/L时制备出的LDHs样品粒子厚度为10.8nm，比表面积为160.5m2/g。PEG聚合度增大，其在水中的分子链增长，更容易交联在一起，使产物粒子厚度变大。PEG通过氢键吸附在LDHs表面存在有饱和吸附值，超过饱和吸附时游离在溶液中的PEG起到连接粒子的作用，使LDHs晶粒团聚长大。先在溶液中加入PEG然后再滴加盐、碱溶液，在溶液体系中存在大量的PEG超过了其饱和吸附值，起到的主要是连接粒子的作用；待盐、碱溶液滴加完毕后再加入PEG，LDHs已经开始生长，PEG起到的作用就很小了。NaOH和Na2CO3作为沉淀剂对LDHs的生长具有重要的作用，调节其与金属离子合适的比例来达到实验目的。3.研究了晶化时间、固含量和镁铝比对LDHs粒子厚度及比表面积的影响。结果表明，在晶化时间6-8小时，固含量<9wt%，镁铝比从2.5到4时，均能制备出大比表面积的MgAl-CO3-LDHs；并在晶化时间6h，固含量1.38%，镁铝比为3时，制备出了比表面积为167.7m2/g的LDHs样品。4.通过硫转移性能测试装置来评价样品的氧化吸硫性能，此装置为改装的热重天平，具有多组气体调节和混合系统，可在多种气氛之间切换，并模拟FCC再生器环境和提升管反应器环境，对制备出的大比表面积MgAl-CO3-LDHs样品进行了氧化吸硫性能评价。