功能性纳米零价铁的构筑及其对环境放射性核素铀的富集应用研究进展

随着核能的广泛应用和核技术的快速发展,环境中放射性核素铀的污染日益严峻.纳米零价铁（Nanoscale Zero Valent Iron：nZVI）因其具有廉价、制备简便、高表面活性及对铀高效的吸附性能等特性而逐渐成为环境中铀污染处理的良好材料.采用可行的方法制备纳米零价铁复合材料,借助单体材料之间的协同效应可进一步提高材料对铀酰的吸附性能.因此,纳米零价铁复合材料的制备以及应用成为近期环境科学领域的研究热点之一.针对纳米零价铁及其复合材料对环境中铀酰的去除研究进行了概述和展望,包括纳米零价铁及其复合材料的制备方法、去除效果及去除机理,并且简要探讨了纳米零价铁及其复合材料在环境放射性污染治理的应用前景,以期为今后的深入研究和实际应用提供参考依据.     

无机插层材料在电化学能量存储与转换领域的研究进展

由于全球能源和环境危机的不断加剧,清洁高效能源的研究和应用引起了人们的极大关注.层状双金属氢氧化物LDHs是一类典型的阴离子黏土材料,由于其电化学活性高、稳定、价廉,近年来被广泛用于电化学传感器、超级电容器、锂离子电池和燃料电池等领域.本文详细介绍了插层材料LDHs的材料设计、可控制备及其在电化学能量存储与转换领域的研究进展,并进一步讨论了LDHs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

水滑石(LDHs)及其衍生物在生物医药领域的研究进展

生物医学涉及到人类健康相关的多个领域: 临床医疗、公共卫生、医药研发等多个方面. 其中在医药研发领域, 基于插层结构的纳米药物载体的研发已经成为重要发展方向之一. 水滑石(LDHs)及其衍生物具有成本低、合成简单、载药高效、细胞膜透过率高、生物相容性好、易降解等优点, 在生物医药领域得到了广泛关注. 本文主要介绍了LDHs及其衍生物的制备方法, 以及在抗菌治疗、生物成像和肿瘤治疗等方面的应用. 此外, 还简述了LDHs材料的规模化生产方法和现状, 进一步分析了LDHs的实际应用前景. 最后, 对LDHs材料在生物医药领域的未来发展方向进行了展望.     

LDHs/碳复合纳米材料的催化性能研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类典型的结构可调的阴离子层状功能材料,直接或经焙烧、还原处理后可作为高活性、高稳定性、廉价的催化剂或催化剂载体应用到催化领域.碳纳米材料自身良好的力学、电学、化学性质使其可作为理想的功能组元构筑LDHs/碳复合纳米材料,进而增强催化性能.本文综述了由LDHs与碳材料构筑的复合纳米催化材料的设计、可控制备及其在电催化、光催化、催化加氢及氧化等多相催化领域的应用进展,并从材料的可控制备及应用方面讨论了LDHs/碳复合纳米材料在多相催化领域面临的挑战与发展前景.     

双金属复合氢氧化物在重金属污染土壤/水修复方面的研究进展

重金属污染土壤/水形势严峻,修复工作迫在眉睫.开发高效率、低成本、易操作的重金属污染土壤/水修复材料及技术极具重要现实意义.类水滑石(又称双金属复合氢氧化物, LDHs)是一类典型的无机层状结构材料.独特的组成及结构特点使得LDHs在重金属离子去除领域表现出良好的应用前景,特别是在原位修复重金属污染土壤领域已实现应用,表现出超稳矿化性能,修复效果显著,同时为重金属污染水修复工作提供了新的思路.本文总结了近年来LDHs作为修复材料在重金属污染土壤/水修复方面的工作,阐述了LDHs材料的结构与性能间的内在关联和作用机理,并对该材料在去除重金属离子方面存在的问题及应用前景进行了汇总和展望.     

金属氧化物材料对放射性核素的去除及机理研究

随着民用核工业的发展,"核污染"日益成为关注的焦点.放射性核素在环境介质上的界面吸附研究有助于人们深入了解放射性核素在环境中的扩散、迁移和转化规律,从而对它们进行有效的处理和管控.金属氧化物材料,具有来源广泛、成本低廉、环境友好、吸附容量大等优点,近年来在放射性核素去除和污染治理方面展现出巨大的潜力.本文主要论述了近五年来常用的金属氧化物材料,如四氧化三铁、双金属氧化物、二氧化钛和氧化铝等对放射性核素的去除行为.通过宏观吸附批试验、表面配位模型、光谱分析和理论计算等方法验证了金属氧化物材料与放射性核素之间的作用机理,并简要探讨了金属氧化物材料在环境放射性污染治理中的应用前景,以期为今后的深入研究和实际应用提供参考依据.     

层状双金属氢氧化物在绿色材料领域中的应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)由于其特殊的二维平面层状结构和良好的生物兼容性(低毒性),可以和不同材料杂化形成生态环境友好的纳米复合材料,广泛应用在生物分子的贮存、药物输送载体、有机催化、环境污染物的吸附去除以及光、电、磁等方面。本文介绍了LDHs的结构、制备、性能以及在绿色材料领域的应用研究进展,并对LDHs在绿色材料领域的发展方向进行了展望。     

水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展

碳纳米材料是一类推动能源存储、 多相催化、 高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料, 可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义. 水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点, 经焙烧、 还原后可制备出金属种类、 密度和粒径分布各异的高分散、 高稳定金属纳米催化剂, 可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料. 此外, 通过调控反应条件和反应器等, 可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能. 本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、 碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作, 并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段, 这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向. 此外, 本文还结合近些年在光、 电及光热催化方面的研究进展, 展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景.     

聚苯胺@碳纳米纤维复合材料对放射性核素铀的高效去除

本文通过原位聚合方法成功制备了聚苯胺改性的碳纳米纤维(PANI@CNF)复合材料,并用于水溶液中放射性核素铀(U(VI))的高效去除.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征证明所制备的材料具有丰富的官能团和优良的物理化学性质.批实验方法系统研究了周围环境(pH、背景电解液、反应时间和温度)的变化对U(Ⅵ)去除结果的影响.结果表明,pH对于U(Ⅵ)去除影响很大,而离子强度没有影响,表明二者之间的作用机理为内层表面络合.吸附能够在30 min内快速达到平衡,且符合拟二级动力学模型.吸附等温线符合Langmuir等温线,表明U(Ⅵ)的去除是单分子层均匀吸附过程.在pH=5.0和T=298 K时, PANI@CNF对U(Ⅵ)的最大吸附量高达319.4 mg/g,远远高于单纯的CNF(133.9 mg/g). U(Ⅵ)主要与材料表面的含氮和含氧官能团形成了稳定的内层络合物,从而达到高效去除的目的.以上分析表明, PANI@CNF具有快速反应动力学和高效吸附能力,可以作为放射性核素高效去除的潜在储备材料,为我国核废料治理工作提供理论依据.     

层状双金属氢氧化物基光催化剂的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)具有组分可调、层板金属离子高度分散、层间阴离子可交换、拓扑转变等特性,使其可作为理想的光催化剂、催化剂载体或前驱体。作为一种新型多功能材料,LDHs基光催化剂在环境净化、能源储备、工业催化和生物医学等多个领域广泛应用。但是,选择合适的路径进一步优化LDHs基光催化剂的性能,以实现太阳能的高效利用及催化反应过程的高转化率和高选择性仍然具有很大的挑战性。本文依据LDHs的结构特点及活性组分引入方式,将LDHs基光催化剂的制备方法总结归纳为主体层板构筑法、客体插层敏化法、剥离层层组装法、复合材料杂化法四类,详细介绍了不同制备方法对光催化性能的影响,综述其最新研究进展;并结合LDHs基光催化材料的应用,介绍其光催化行为和机理;最后,对LDHs基光催化剂的应用前景进行分析和展望。     

层状双金属氢氧化物基光催化剂研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)具有组分可调、层板金属离子高度分散、层间阴离子可交换、拓扑转变等特性,使其可作为理想的光催化剂、催化剂载体或前驱体。作为一种新型多功能材料,LDHs基光催化剂在环境净化、能源储备、工业催化和生物医学等多个领域广泛应用。但是,选择合适的路径进一步优化LDHs基光催化剂的性能,以实现太阳能的高效利用及催化反应过程的高转化率和高选择性仍然具有很大的挑战性。本文依据LDHs的结构特点及活性组分引入方式,将LDHs基光催化剂的制备方法总结归纳为主体层板构筑法、客体插层敏化法、剥离层层组装法、复合材料杂化法四类,详细介绍了不同制备方法对光催化性能的影响,综述其最新研究进展;并结合LDHs基光催化材料的应用,介绍其光催化行为和机理;最后,对LDHs基光催化剂的应用前景进行分析和展望。     

水滑石前体法制备金属催化材料的研究进展

金属催化剂是现代石油化工、煤化工以及精细化工等重要化工生产领域广泛使用的一类重要催化剂.水滑石(LDHs)是一类典型的阴离子黏土材料,其独特的组成、结构可调性,以及拓扑转变的性质使其成为一类优秀的金属催化剂前体材料.本文提出了LDHs基金属催化剂的内源和外源构筑法的思想,综述了LDHs基金属催化剂的制备方法,探讨了LDHs基金属催化剂制备规律和催化性能,并进一步讨论了LDHs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

层状双金属氢氧化物在电催化中的应用

在能源紧张和环境问题突出的今天,开发可再生的清洁能源和储能装置已引起研究者们的广泛关注。电催化及其催化材料在新能源开发和使用中起着举足轻重的作用。而二维层状材料因其具有较高的比表面积和独特的电子特性可作为很好的电极材料,在电催化和储能中应用广泛。其中,层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)以其典型的层状结构特征,且价格低廉、合成方法简单并易于功能化、组成易于调控、结构可裁剪等优点在电催化及催化材料的制备中具有很好的发展前景。本文主要从LDHs作为阳极析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)催化剂、电催化剂载体以及作为制备电催化剂的前驱体三个方面综述了层状双金属氢氧化物应用于电催化材料的研究进展,对调控LDHs材料的电子结构、形貌、界面相互作用以及与贵金属催化剂之间的协同催化等提高其催化性能作了相关阐述,并对以LDHs为前驱体制备电催化剂作了简要阐述。最后,对LDHs应用于电催化所存在的问题及前景进行了展望。     

LDHs基柔性复合薄膜材料的研究进展:制备与功能化

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类典型的二维无机层状纳米材料,由于其具有层间可插入性、良好的各向异性及热稳定性等特点,已被广泛应用于药物负载与释放、功能助剂、吸附、催化、能量储存、光学等领域.LDHs粉体材料在使用过程中存在容易流失、易聚集、不利于实现器件化等缺点.因此,近年来,关于LDHs基薄膜材料的研究引起了人们的广泛关注.其中,LDHs基柔性复合薄膜由于其便携性、可延展性和良好的力学性能等优点,在电化学存储、光电子器件、气体阻隔材料等领域表现出广阔的应用前景.本文围绕LDHs基柔性复合薄膜材料的研究工作,重点介绍了其制备方法和功能化研究进展,并展望了今后可能的发展方向.     

基于层状前驱体制备活性位高分散催化材料

综述了近年来以层状双金属氢氧化物(LDHs)为前躯体制备高分散催化剂的研究进展,基于LDHs层板金属阳离子以原子水平高度分散及层间阴离子以一定方式有序排布的结构特点,以LDHs材料作为单一前驱体,经层板剥离、晶格限域、插层组装及阵列化等途径制备催化活性位高度分散的多相催化材料具有显著的优势.     

类水滑石材料主客体插层结构的构筑及特性的理论研究

因主体层板和层间客体具有丰富的可调性, 类水滑石材料(LDHs)在催化、 吸附、 生物医药及光、 电、 磁等方面展现出了广阔的应用前景. 近年来理论研究已成为揭示LDHs微观结构和性质的重要手段, 本文系统综述了LDHs材料主体结构、 客体结构以及主客体相互作用3个方面的理论研究工作进展, 及其在作为光驱动催化剂方面应用的理论研究. 从主体元素构成、 元素比例、 电荷分布、 拓扑结构转变、 能带结构、 态密度、 层间阴离子组成、 离子交换性能、 主客体作用力、 能量性质及光催化性能等方面, 在原子、 电子尺度上揭示了LDHs材料结构-性能之间的构效关系, 为以其为材料平台构筑一系列基于超分子插层结构主客体间相互作用的新型功能材料、 扩展材料的功能性提供了丰富的理论信息和有益指导.     

阴离子层状材料的可控制备

LDHs (layered double hydroxides)是一类具有相同结构、不同物理化学性质的阴离子层状无机功能材料,作为催化剂、催化剂载体和催化剂前驱体在催化领域得到了广泛的关注. 本文综述了LDHs制备技术的最新发展,并从粒径控制、结晶度控制、形貌控制、含贵金属LDHs以及原位固载化等方面详细讨论了LDHs的可控制备技术.     

硫化纳米零价铁对水中U(VI)的高效去除研究

近年来, 放射性污染物铀(U(VI))在水环境中的排放对生态环境和生物健康造成严重的威胁. 本研究采用液相还原法制备了硫化纳米零价铁(S-NZVI)材料, 并将其用于水中U(VI)的去除. 首先, 我们采取了一系列的微观表征技术探究了S-NZVI的表面特征及材料特性. 结果表明, 相比于纳米零价铁(NZVI), S-NZVI颗粒不易团聚, 性质更加稳定. 随后, 通过宏观实验探究了反应时间、温度、pH、背景离子浓度等因素对S-NZVI去除U(VI)的影响. 结果表明, S-NZVI对U(VI)的最大去除量高达562.5 mg•g^-1, 且在100 min内达到反应平衡. 宏观实验和X射线光电子能谱(XPS)分析表明S-NZVI对U(VI)的去除机理是吸附和氧化还原协同作用的结果. 此外, S-NZVI可以通过外加磁场从水中快速地进行分离, 便于材料再回收与利用. 综上, 本研究构筑了一种制备简单、便于回收且高效的U(VI)净化材料, 未来可能会在放射性核素的处理处置等相关工作中起到重要作用.     

LDHs薄膜基纳米荧光传感器的制备及其研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是一种层板金属元素和层间离子可调的无机层状材料,利用其独特的插层组装特性,基于静电、氢键、范德华力等相互作用力,功能性荧光客体分子可与LDHs纳米片复合构筑多功能荧光薄膜材料.LDHs薄膜基荧光材料用于荧光传感器,在有机挥发性气体(VOCs)、温度、压力、重要生物分子等的检测中显示了良好性能.本文总结了LDHs复合薄膜的制备方法以及近年来其在纳米荧光传感领域的进展,并对其未来发展做出了展望.     

层状材料及催化

LDHs（1ayered double hydroxides）是一类结构可调的阴离子层状及插层结构功能材料,近些年来在催化领域得到了广泛的关注．本文综述了有关LDHs材料构筑原则的理论研究、组装方法及其在多相催化领域应用的最新进展．