机械化学法合成羟基插层Mg/Fe型层状双氢氧化物

摘要

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Mg2.96Fe(OH)8.94·0.942H20,比表面积为42.8 m2/g;在25°C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.