高性能镍钴层状双金属氢氧化物的制备及其电化学性能研究

分别选用四种不同阴离子的镍、钴金属盐作为镍源和钴源,通过简单的水热法合成镍钴双金属氢氧化物,并对双金属氢氧化物的形貌结构及其电化学性能进行表征分析,以研究镍源和钴源阴离子的种类对所得材料形貌结构及其电化学性能的影响.结果表明:不同的镍、钴金属盐不仅影响着双金属氢氧化物的形貌结构,而且对其电化学性能也有很大的影响,其中,以硫酸镍和硫酸钴合成的镍钴双金属氢氧化物具有片层形貌结构和优异的电化学性能,在电位窗口为0.45 V、电流密度为1 A/g时,其比电容值可达1551 F/g.     

磁性LDHs复合材料的制备及可见光光催化性能研究

材料复合过程组成单元间的相互作用有利于光生电子空穴对的分离,是提高材料光催化活性的一条有效途径.以Mg-Al-LDHs为主,利用直接包覆法在Fe3O4表面垂直生长生长LDHs,并引入Cu元素,得到了可见光光催化性能良好的Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料.利用X-射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、红外光谱和交变梯度磁强计等测试方法研究了样品的形貌、粒径、结晶性、磁性能和元素.对比分析了单一材料、单一材料简单混合样品和Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料对甲基橙光催化降解效果.实验结果表明,Fe3O4/Cu-Mg-Al-LDHs复合材料对甲基橙表现出良好的光催化效果,同时良好的磁性能有利于吸附剂的回收.     

纯相钙铝层状双氢氧化物对磷的吸附特性

采用乙醇辅助液相共沉淀法制备了纯相Ca-Al-LDH层状双金属氢氧化物,考察了Ca-Al-LDH的投加量、吸附时间、pH值、无机电解质(Na₂CO₃ ,KCl ,Na₂SO₄,KNO₃)和温度等因素对磷吸附的影响,结果表明,纯相Ca-Al-LDH对磷酸根离子具有很好的吸附性能,最大饱和吸附量可达160.78 mg/g,当pH值为5.1、温度为45 ℃、吸附时间为600 min、LDH投加量为0.6 g/L、磷初始浓度为80 mg/L时,磷的去除率高达95.88%;无机阴离子会抑制磷在吸附剂上的吸附,当Cl^-浓度从2.5 g/L升高到25 g/L时,Ca-Al-LDH对磷酸盐的最大饱和吸附量从69.96 mg/g降至53.18 mg/g,降低了23.99%;当SO₄^2-浓度从2.5 g/L升高到25 g/L时,Ca-Al-LDH对磷酸盐的最大饱和吸附量降低了24.79%,其它无机阴离子对磷在吸附剂上的吸附也有一定的影响。 Ca-Al-LDH对水中磷的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温模型。 采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪等技术手段对制备的纯相Ca-Al-LDH及其吸附磷酸根后的产物进行表征,揭示了Ca-Al-LDH对磷酸根的吸附可能是静电吸引、化学吸附和阴离子插层等过程协同作用的吸附机理。     

金属有机骨架材料制备双金属或多金属催化材料及其应用

金属有机骨架（metal-organic framework,简称MOF）材料的研究在近几年相当热门,因其各种优异的性质,在催化领域得到广泛应用。然而,其本身作为催化剂的研究并不多且应用较为局限。但MOF材料规则的多孔结构及较大的比表面积为负载高分散金属纳米催化剂提供了天然的物理空间,能有效阻止金属纳米颗粒的团聚及浸出;使催化剂与反应物充分接触,有利于催化反应的进行,这也是近年来MOF材料作为催化剂的一个主要研究方向。本文着重讨论通过不同的方法将金属纳米颗粒负载在MOF材料上制备双金属或多金属催化剂并在催化领域的应用。重点介绍一锅合成法、化学吸附还原负载法、金属有机化学气相沉积法、固相研磨法等制备方法,较为详细地介绍了其在氧化（醇、烷烃、烯烃和CO氧化）、加氢（羰基类化合物和烯烃类化合物加氢）、Knoevenagel缩合、光催化（光催化降解有机物和光解水产氢）等反应中的应用,讨论了这类新型功能催化剂材料所存在的问题并对其进一步发展前景做出展望。     

层状双金属氢氧化物/石墨烯复合材料及其在电化学能量存储与转换中的应用

高效的电化学能量存储与转换功能材料及其器件近年来受到了人们的广泛关注。层状双金属氢氧化物/石墨烯（LDH/G）复合物就是一类重要的能源材料。它们兼具LDH和石墨烯的优异的物理、化学性能,同时克服了LDH导电性差和石墨烯片易于团聚的问题;在超级电容器和电化学催化分解水等方面具有广泛应用。本文综述了LDH与化学修饰石墨烯（氧化石墨烯,还原氧化石墨烯及其衍生物）的有效复合的方法及其在电化学能量存储与转换领域中的应用,特别是关于基于该类材料的超级电容器及电化学析氧反应催化的研究;对LDH/G复合材料研究领域中的挑战和未来发展方向做了展望。     

纳米铁及铁基纳米复合粒子在环境修复中的研究进展

由于纳米零价铁及铁基纳米复合粒子对大多数常见的环境污染物,如重金属离子、卤代有机物等均具有转化和降低毒性的作用,因此,在环境修复领域,它们已成为研究的热点之一。 纳米零价铁及铁基纳米复合粒子的比表面积大,反应活性高,应用灵活,为大多数具有挑战性的环境污染问题提供了一个有效的解决方法。 本文主要阐述了近些年来纳米零价铁及铁基纳米复合粒子在环境修复中的具体应用,同时也评估了其对环境微生物的潜在毒理效应,为以后进一步研究工作奠定一定的理论基础。     

新方法合成规则六角片状层状双金属氢氧化物

探索了一种合成规则的层状双金属氢氧化物(简称LDHs)六角纳米片的新方法,该方法基于传统的共沉淀法,并借鉴了尿素法的优点。 系统研究了沉淀剂、反应溶剂、反应时间和沉淀剂滴加速率对最终得到的粒子结晶度和形貌的影响。 研究结果表明,采用NH4OH为沉淀剂,以乙醇/水混合溶液为溶剂得到的LDHs纳米粒子结晶度高,晶型发育完美,呈现规则的六角片状,单分散性良好,粒径介于100~250 nm之间。 乙醇的加入一方面减慢了NH4OH电离出OH-的速率,降低了溶液过饱和度;另一方面,乙醇分子包裹在LDHs粒子周围,其表面的羟基起到了空间位阻作用,阻止粒子之间的团聚。 最佳反应时间既要保证LDHs晶粒的充分发育和成长,又要防止粒子之间的团聚。反应时间较短(1 h)时,晶粒发育不完全,粒子呈现不规则的六角片形;反应时间较长(4 h)时,LDHs粒子出现了六角片状重叠现象;只有当反应时间适中(3 h),LDHs粒子因晶胞生长充分而粒径分布均匀,并呈现规则六角片状。 沉淀剂滴加速率的不同会改变体系的过饱和度,从而影响LDHs粒子的形貌,滴加速率较低(0.025 mL/s)时,得到的粒子形貌规则、单分散性良好,且随着滴加速率的降低,粒子粒径逐渐增大。     

银锡双金属催化剂的制备及其对氧还原的催化性能

在乙醇为溶剂和还原剂、碳粉为载体的体系中,采用水热法将Ag+或Ag+-Sn2+还原,形成纳米多孔网状结构的Ag或Ag-Sn双金属纳米颗粒,制备碳粉负载的Ag/C和Ag-Sn/C催化剂。 利用循环伏安和线性扫描技术,研究了碱性溶液中这些催化剂对氧还原反应(ORR)的电活性。 研究表明,Ag/C和Ag-Sn/C对ORR均表现出强的电催化活性,它们对ORR的起始电位约0.05 V（vs.Ag/AgCl）。 在Ag97Sn3/C催化剂上,ORR的电流密度为2.87×10-3 A/cm2(800 r/min),高于Ag/C。 Levich方程分析表明,在Ag-Sn/C催化剂上,ORR转移电子数明显大于Ag/C,说明在Ag-Sn/C催化剂上,氧气能够较为彻底被还原。 此外,在甲醇存在下,Ag/C和Ag-Sn/C对ORR的活性基本保持不变,表明它们对甲醇有较强的耐受力。     

聚乙二醇和叶酸对层状双金属氢氧化物颗粒的表面修饰

以具有伪装隐形作用的聚乙二醇(PEG)和具有靶向作用的叶酸(FA)为修饰剂, 以氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为连接剂, 对Mg₃Al-NO₃层状双金属氢氧化物(LDH)进行了表面修饰, 制备了LDH-PEG-FA纳米颗粒, 并通过X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 粒度分布分析和元素分析等技术对其结构进行了表征. 结果表明, PEG和FA的修饰量可由其原料配比调控, 修饰后的产物具有良好的水再分散性, 这主要源于修饰层的空间位阻效应. 预期LDH-PEG-FA同时具有伪装隐形性和靶向性, 可用于药物载体等领域.     

含水Mg3Al-LDH-Cl的电子结构与成键特征

建立了Mg₃Al-LDH-Cl-nH₂O (n＝0～2)双层周期性计算模型. 选用密度泛函理论-赝势平面波法CASTEP, 从原子轨道布居、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)等方面, 计算研究了含层间水情况下体系的电子结构及成键特征, 并探求了层间水分子含量及水分子的电子屏蔽效应对Mg₃Al-LDH-Cl-nH₂O材料电子结构的影响. 结果表明体系层板上 M—O同时具有共价键与离子键两种特征, 主客体之间以静电作用为主, 而层间客体之间的相互作用以氢键作用为主. 层间H₂O的电子屏蔽作用主要表现为对层间阴离子的影响以及对层板上二价金属阳离子的影响. 主体层板的电价成分和层间域的共价成分均随着水分子数目的增加而增加.