新材料及其应用

本发明公开了一种绿色高效剥离层状磷酸锆的方法，以质量份数计，将1～30份生物缓冲剂、0～20份表面活性剂和100～4000份溶剂混合，使用酸调节pH为7～10，向上述溶液中加入80～240份的层状磷酸锆，震荡均匀，超声分散15～60分钟，得到剥离后的单层磷酸锆。与现有技术相比，本发明以生物缓冲液作为剥离剂剥离层状磷酸锆，不使用有机强碱，绿色环保，反应条件温和，制备工艺简单，剥离持久性非常，适合工业化生产好，所得剥离后的磷酸锆可以应用于高性能液晶制备、酶的固定、纳滤膜的制备、高分子的阻燃改性、防腐涂料、注水采油等领域。

2004年石墨烯的发现彻底改变了人们原本的看法，以原子组成的二维材料成功的登上了历史的舞台。科学界对石墨烯的热情也逐渐拓展到了其他的二维材料上，越来越多的二维材料被发现。其中，层状无机材料是一种具有二维层状空间结构的化合物，其层间距处于分子水平，一般只有几纳米甚至几埃，并且可以通过剥离手段“自上而下”地得到单原子层的二维材料。其中，层状磷酸锆是最早被人工制备得到的层状磷酸盐，由Clearfield等于1964年合成，也是目前研究最为广泛的层状磷酸盐材料。层状磷酸锆具有层状化合物的共性外，还具有一些特性，如制备较易，层状结构稳定；热稳定性、机械稳定性和化学稳定性很高；表面电荷密度较大，可以发生离子交换反应，从而引入各种官能团；在一定的条件下，可发生剥层反应。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、本发明开发出一种温和的，不需要强碱环境，不需要有毒的有机小分子胺，而能够高效剥离层状磷酸锆的简单易行的工艺方法，对推动磷酸锆在高性能液晶制备、酶的固定、纳滤膜的制备、高分子的阻燃改性、防腐涂料、注水采油等领域方面的实际工业化应用有重要意义。

2、克服了既往使用有毒有害的有机小分子剥离层状磷酸锆的方式，通过使用短时间超声的方式，打开了层状磷酸锆，使生物缓冲剂分子与层状磷酸锆反应，实现了高效剥离层状磷酸锆的效果；

3、本发明绿色环保，利用了生物的缓冲剂分子对生物和环境无毒无害以及其固有的空间位阻大的特点，对层状磷酸锆进行了剥离；

4、本发明制备的剥离后的磷酸锆的存储稳定性高，体系的PH、离子强度、粒子表面电位等可以保持很长时间的恒定，方便对磷酸锆的进一步的功能化；

5、本发明使用的生物缓冲剂为商品化产品，其制备过程成熟，批次可控，因而本发明的重复性高，再现性强；

6、本发明制备过程在常压下进行，工艺过程步骤少，制备周期短，设备简单，性能价格比优良，有工业化生产价值。