层状双金属氢氧化物及其应用

介绍层状双金属氢氧化物通过层板组成调节、层间阴离子交换、薄膜沉积及其剥离重组等获得的材料在酸碱催化、催化氧化及其他功能材料中的应用。     

聚乙烯醇/层状双金属氢氧化物复合膜的原位制备及其性能研究

采用一步水热法,原位制备了聚乙烯醇(PVA)/层状双金属氢氧化物(LDH)复合材料(PVA/LDH).与溶液共混法相比,原位生成法具有实验操作简单、制备周期短等优势.广角X射线衍射(WXRD)结果显示,利用该方法可在PVA溶液中原位生成晶型完整的LDH片状粒子.与溶液共混法制备所得复合体系的流变行为不同,原位合成体系在低剪切速率下的表观黏度随LDH含量的增加而下降.得益于LDH在PVA中的良好分散,填料含量为1.0 wt％时,复合膜的力学拉伸强度及弹性模量较纯PVA膜分别提高105.40％和133.20％.在保持复合材料高透光性基础上,薄膜的耐水性也有一定的提升,但其耐水蒸汽的提高仅当LDH含量达3.0 wt％才有所体现.     

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的剥离方法及其应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)是由带结构正电荷的片层和层间阴离子有序组装而成的层状无机化合物, 近期其剥离研究受到关注. 剥离后的LDHs纳米片可被看做“无机高分子”, 具有纳米尺度的开放结构, 既可作为理论研究模型, 又可作为新型基元组装功能复合纳米结构或材料, 具有显著的应用潜力. 本文对LDHs的剥离方法、剥离产物的表征方法及其应用研究现状进行了综述, 并对今后的研究方向进行了展望.     

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。     

层状双金属氢氧化物的控制合成及其在水处理中的应用

层状双金属氢氧化物(LDH)作为无机层状粒子的典型代表,已在众多应用领域展现出巨大潜力。然而,目前的研究大多从LDH的层板组成、层间阴离子种类以及粒子尺寸的角度入手对其进行功能优化,较少关注形貌结构对LDH性能的影响。本文从简要介绍LDH的基本结构和性质出发,详细总结了常规六方片状以及特殊形貌(球状、多面体状、纳米线状、环状等)LDH的制备方法。结合LDH与其他功能粒子复合以提升其综合性能的需求,深入分析了反应配方、合成条件以及基体表面性质对LDH复合材料形貌的调控规律,并综述LDH及其复合物分别作为吸附、催化和分离材料在水处理中的应用。最后,对当前控制合成LDH所存在的难点及其未来研究方向进行了展望。     

层状双金属氢氧化物及其复合材料加速电解水制氢的研究进展

随着经济社会的不断发展和能源的不断消耗,开发清洁能源已引起研究者们的广泛关注。层状双金属氢氧化物(LDH)具有典型的层状结构、制备难度低、组成易调节等优点,在电催化分解水方面表现出可与贵金属催化剂相媲美的性能。目前LDH催化剂仍然存在稳定性不足、活性位点辨别不明、电催化反应机理模糊不清等科学问题亟待解决。本文首先介绍了LDH材料的性质和制备方法,重点从元素和化合物对LDH材料结构和性能的调控、取代阳极OER以及海水氧化三个方面综述了LDH材料在电催化制氢方面的研究进展,阐述了LDH复合材料的形貌、界面作用及化合物之间的协同作用。最后对LDH材料更深层次的研究方向作出展望。     

层状双金属氢氧化物晶粒尺寸的控制

旋转液膜反应器;层状双金属氢氧化物晶粒尺寸的控制     

层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物的制备及在有机溶剂中的分散

通过硝酸处理在碳纳米管(CNTs)表面生成了羧基(-COOH)基团, 随后采用尿素法在其水悬浮液中原位合成了层状双金属氢氧化物(LDH), 获得了层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物(LDH/CNTs), 考察了CNTs用量对LDH形貌与结构的影响. 结果表明, CNTs的用量对LDH的产率及结构无显著影响; 但当CNTs用量较低(<0.2 g/L)或过高(>4.0 g/L)时, 会导致LDH的粒径分布变宽. 对LDH/CNTs进行氯化及有机化处理, 获得了十二烷基苯磺酸根离子(DBS)插层的DBS-LDH/CNTs. 对DBS-LDH/CNTs在不同有机溶剂中分散及剥离程度的研究发现, DBS-LDH/CNTs在丁醇、 乙醇及二甲苯中均可良好分散且其悬浮液较稳定, LDH在不同溶剂中的剥离程度为丁醇>乙醇>二甲苯>四氢呋喃.     

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。     

层板剥离水滑石的制备及影响因素

采用阴离子表面活性剂N-月桂酰基谷氨酸(LG)为插层分子，研究了烷烃-LG-水(O/W)微乳液中烷烃量的变化对插层水滑石层间距的影响，同时研究了烷烃分子大小和水滑石层板阳离子不同对水滑石剥离难易程度的影响。实验表明，随着微乳液中烷烃含量的增加，制备得到了由插层到层板剥离的水滑石，并且烷烃的链长越长，水滑石的剥离越容易实现。层板化学组成对剥离难易程度也有影响，难易程度依次是Mg/Al-LDH，Zn/Al-LDH和Ni/Al-LDH。     

MgFe-Cl-LDHs的合成、结构及其插层组装性能研究

合成出了层间含Cl-的MgFe型层状双羟基氢氧化物（MgFe-Cl-LDHs），通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重及差热分析(TG-DTA)和元素分析等手段对其组成和结构特征进行了分析。研究表明：在共沉淀条件下，可制得晶体结构规整的MgFe-Cl-LDHs，且其结构规整性随组成中Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的增大而增强；LDHs层板六配位的金属离子与层板羟基层、层板羟基层与层间结构水的相互作用不随Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的改变而改变，而层板主体与层间客体阴离子之间的静电引力随Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的增大而降低。另外，其超分子结构特征使层间Cl^-能与有机阴离子CH₂CHC₆H₄SO₃^-和CH₃(CH₂)₁₁SO₃^-发生离子交换，形成以双分子层垂直于层板的交错有序的排布结构模式。     

水滑石基负载型催化剂的制备及其在催化反应中的应用

负载型催化剂作为一类重要工业催化剂,广泛应用于合成氨工业、能源化工和精细化工等重要的工业生产过程.水滑石（LDHs）是一类阴离子型二维层状无机功能材料,其具有层板元素比例可调、金属阳离子高分散和结构拓扑转变等特性,在多相催化中,其作为负载型催化剂的前体或者载体具有广阔的应用前景.总结了以LDHs或其拓扑转变得到的复合金属氧化物（MMO）作为催化剂载体,以LDHs作为催化剂前体,制备高性能的负载型单金属或双金属催化剂,聚焦于其在电催化、氧化脱氢、选择性加氢和合成气转化反应中的最新研究进展.最后,进一步讨论了LDHs基负载型催化剂未来的发展趋势以及面临的挑战,并提出了解决这些问题的有效方案.     

层状复合氢氧化物的有机改性方法及应用研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)因其化学组成可调、比表面积大、生物相容性好等特点,目前在环境、能源和生物医药等领域广受关注.然而, LDHs在合成过程中由于其分子内作用力易发生团聚而导致其在基体中的分散不均匀,极大地限制了LDHs在实际中的应用.有机改性是改善LDHs分散性的有效方法,从表面改性和插层改性两个方面综述了近年来LDHs的有机改性方法,并介绍了其在阻燃、吸附、催化、气体阻隔、发光、储能和生物医药材料等领域的应用.最后对改性后LDHs未来的研究方向和应用领域进行了展望.     

Preparation and Characterisation of Li-Al-glycine Layered Double Hydroxides (LDHs)-Polymer Nanocomposites

LiAl-Layered Double Hydroxides, containing glycinate anions, have been prepared using LiAlO₂. The glycine containing LDHs were then exfoliated in chloroform. Dispersions of approximately 0.03 g of the LDH in 15 ml of the solvent were possible. Nanocomposites using the exfoliated LiAl-glycine LDH and polyethyleneglycol were prepared by adding appropriate amounts of polymer to the LDH-chloroform dispersion. The clay-polymer nanocomposites were then characterised using powder X-ray diffraction. The thermal and mechanical properties of the composites are reported. The results suggest that composites containing individual (exfoliated) LDH layers were obtained with the mechanical and thermal properties of the composites noticeably superior to those of the parent polymer.     

Synthesis of Layered Double Hydroxides with Novel Morphologies

Generally, the hexagonal plate morphology of Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) is more favorable, in this article, we report the synthesis of Mg-Al LDHs with unique morphologies, such as ring-like, fiber-like, and sphere-like particles, respectively, using simple traditional coprecipitation method. This synthesis of MgAl-LDHs were carried out with sodium dodecylsulfate together with Na₂-edta, Na₂-edta, and sodium tartrate, respectively, as assistants to favor the precipitation process. The obtained products were characterized by transmission electron microscopy, x-ray diffraction, and FTIR spectroscopy. The studied results confirm that morphology of LDHs might be controlled by a soft-template effect of assistants in traditional coprecipitation method.     

层板金属离子不同的钴基双氢氧化物制备及其电化学性能

通过调变层板中的三价金属离子制备了层板金属离子不同的钴基双氢氧化物(LDHs),X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)测试表明,层板中金属离子的变化对LDHs的物理结构有较大影响。电化学性能比较表明,三价金属离子的改变对材料的有效工作电位窗口和大电流稳定性及循环容量保持率均有很大影响。由于二价与三价金属离子在电化学过程中的作用不同,Co-AlLDHs在1A·g-1的电流密度下比容量达到447F·g-1;Co-InLDHs与Co-CrLDHs则具有很好的循环稳定性和电容性质。     

非平衡晶化控制水滑石晶粒尺寸

本文采用非平衡晶化法通过在晶化后期补加原料合成了一系列不同晶粒尺寸的水滑石（LDH）样品,研究表明：非平衡晶化法可在一定范围内调控LDH的粒径,所合成的LDH样品组成稳定,晶体结构完整。     

过渡金属基层状双羟基化合物的调控及其在电化学水氧化中的应用

过渡金属基层状双羟基化合物(transition metals based layered double hydroxides,TM LDHs)由于大的比表面积,开放的微观结构,可调的层间距和化学成分等优势,近年来被广泛应用于催化领域。 本综述文章将集中介绍TM LDH在电催化水氧化中的应用,从其化学成分和微观结构的调控两方面入手,详述TM LDH具有优异催化水性能的原因,并对其催化性能未来进一步的可能发展进行展望。