东北草甸棕壤的零电荷点和界面酸-碱反应特征平衡常数

分别采用电势滴定(Potentiometric titration)法, 质量滴定(Mass titration)法和惰性电解质滴定(Inert electrolyte titration)法测定了荷结构负电荷的东北草甸棕壤的零净电荷点(PZNC), 研究表明荷结构负电荷的土壤依然存在与电解质浓度无关的零净电荷点, 三种方法的实验结果分别为2.9, 5.0和3.3. 相比较而言, 电势滴定法和惰性电解质滴定法的结果相近, 而质量滴定法的结果偏高. 对文献中推算表面质子活性位密度(N_s)的方法进行了改进, 得到东北草甸棕壤样品的N_s为2.5 mmol•g^－1. 根据实验测定的pH_PZNC, N_s和结构电荷密度(σ_st)值直接计算得出东北草甸棕壤样品的界面反应特征平衡常数即1-pK模型中的pK, 2-pK模型中pK_a1^int和pK_a2^int, 分别为3.37, 2.42和4.32, 与文献报道的沉积物和蒙脱土的值相吻合.     

聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展

聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料是近年来开发的新型聚合物基复合材料,具有与纯聚合物基体不同的结晶行为,而且表现出优异的机械力学性能、耐热性能、阻燃性能和耐紫外线功能等,有着广泛的应用前景。本文首先对层状双氢氧化物的结构、组成与制备方法进行简要介绍,然后重点阐述了聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备、分散结构表征、结晶行为以及力学和热学等性能方面的研究进展,最后对其应用前景进行展望。     

不同金属离子层状双氢氧化物制备及表征

本文采用恒定pH值共沉淀法制备六种层板金属离子不同的层状双氢氧化物(LDH).通过傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对LDH进行了表征,并利用热重分析(TG)研究了LDH的热分解行为.研究表明,不同金属离子对LDH的层间距、晶粒尺寸等参数有一定影响,团聚程度也有较大的差异.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/层状双氢氧化物纳米复合材料

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/层状双氢氧化物(LDHs)纳米复合材料是一种性能优异并具有广泛应用前景的新型聚合物基纳米复合材料.与纯PET相比, 其力学性能、热稳定性、阻燃性能与耐紫外线功能等均有明显提高或改善.本文对近年来PET/LDH纳米复合材料的研究进展进行了综述.首先, 对LDHs 的化学组成和结构特点进行了简要介绍, 并且对其制备方法和物理化学性质等进行了简单论述, 然后, 对PET/LDH纳米复合材料的制备、结构表征、结晶行为、机械力学性能以及耐热、阻燃和耐紫外线等功能性质的最新研究进展进行重点综述; 最后, 对其应用前景进行展望.     

泡沫镍原位负载双金属AlCo层状双氢氧化物纳米催化剂高效电催化析氧反应

经一步水热法在泡沫镍（NF）上原位生长获得了AlCo-LDH/NF （LDH=层状双氢氧化物）催化剂。基于AlCo-LDH的高表面积和良好相界面,催化剂表现出了优异的电催化析氧反应（OER）活性。在碱性介质中,当电流密度为200 mA·cm^-2时,AlCo₃-LDH/NF催化剂具有419 mV的低过电位和50.04 mV·dec^-1的低Tafel斜率。     

Zn/Al层状双氢氧化物-聚氯乙烯纳米复合物的制备与性能

用共沉淀法制备油酸钾改性的Zn2+、Al 3+层状双氢氧化物(Zn/Al-LDH),以环己酮为溶剂,用溶液插层法制备了Zn/Al层状双氢氧化物-聚氯乙烯(PVC)纳米复合物。采用傅里叶红外(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对复合材料的结构及形貌进行了表征,并用热分析仪、万能试验机和紫外分光光度计研究了复合物的热稳定性能、拉伸性能和紫外吸收性能。结果表明:Zn/Al-LDH纳米片层无序分散在PVC基体中;Zn/Al-LDH对PVC低温时的骨干脱氯化氢有促进作用;与PVC膜相比,复合膜的分解温度降低,高温碳化温度升高,复合膜的拉伸强度及断裂伸长率得到提高,在300~380nm具有一定的紫外吸收性能。     

乳液聚合法制备聚苯乙烯/Mg-Al层状双氢氧化物纳米复合材料

采用乳液聚合法制备阻燃性聚苯乙烯MgAl层状双氢氧化物(LDHs)纳米复合材料.通过对不同合成条件下复合材料的XRD谱,讨论了纳米复合材料的形成过程;经SEM图证实了LDHs是以剥离的纳米级层片分散在基体中的;TG和DSC谱图揭示了LDHs纳米层板可有效提高PS的热稳定性,并可使PS的玻璃化转化温度明显提高;当层状双氢氧化物在插层复合材料中含量为14.92%时,纳米复合材料的氧指数可达23.5%,其用量比在PS中直接添加纳米LDHs时要少约一倍.文中还分析了纳米复合材料的形成过程.     

以Ca-M-Al(M=Mg,La,Ce,Y)层状双氢氧化物为前驱体的固体碱用于 酯交换合成碳酸二甲酯

碳酸二甲酯(DMC)是一种环境友好型绿色化学品,可作为甲基化和羰基化试剂用于取代传统剧毒的硫酸二甲酯和光气.另外,DMC具有良好的溶解性能,可用于高级溶剂;DMC分子中具有高的氧含量,可用作汽油添加剂来提高汽油的辛烷值;DMC还可用作聚碳酸酯的原料.随着人们环保意识的不断增强,DMC的生产和应用呈现出巨大的吸引力和市场潜力.DMC合成方法主要有光气法、甲醇氧化羰化法、尿素醇解法及酯交换法等.酯交换法具有反应条件温和、产率高等优点,是目前工业制备DMC的主要方法.研究发现,相对于酸性催化剂,碱性催化剂更有利于酯交换法合成DMC.金属氧化物催化剂具有活性高、热稳定性高及可连续重复回收利用等优点,因而引起了广泛关注.CaO对于酯交换合成DMC反应具有良好的催化活性,但其稳定性差.因此,通常采用复合金属氧化物来促进CaO的分散,并增加金属间相互作用以防止CaO流失.研究发现,经煅烧后的Mg-Al,Ca-Al和Ca-Mg-Al催化剂对于酯交换反应具有高的活性和稳定性.此外,通过碱性稀土金属(La,Ce和Y)的引入可以修饰催化剂上的碱性位点,从而调变催化剂的碱性.本文合成了一系列以Ca-M-Al(M=Mg,La,Ce,Y)层状双氢氧化物为前驱体的固体碱催化剂,将其用于甲醇与碳酸丙烯酯酯交换合成DMC.通过X射线衍射、热重分析、红外光谱、X射线光电子能谱、电感耦合等离子体、CO2程序升温脱附和Hammett指示剂对催化剂进行了表征.研究发现,各催化剂的活性高低依次为:Ca-Y-Al相似文献   

弱酸介质中类球形谷氨酸/镁铝层状双氢氧化物的制备

在弱酸性介质中,采用阴离子交换法合成了类球形的谷氨酸(Glu)/镁铝层状双氢氧化物(MgAl-LDH)复合物,研究了介质pH值对所得Glu/LDH纳米复合物性质和形貌的影响。结果表明,与碱性介质中阴离子交换法得到的不规则六角形粒子相比,该法制备的纳米粒子呈类球形,且粒径较小,最佳pH值为5.0,探讨了可能的反应机理。     

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.     

钴钒水滑石纳米片用于电催化尿素氧化

电解水是一种常用的制氢方法,但高能耗的阳极析氧反应(OER)阻碍了其应用。尿素氧化反应(UOR)具有较低的热力学电势,是最有前景的OER替代反应之一。过渡金属基水滑石具有独特的层状结构和层间阴离子可交换等优点,被认为是性能优异的UOR催化剂,然而目前大多数研究主要聚焦于后过渡金属元素。该研究通过一步法制备了具有前/后过渡金属的CoV-LDHs纳米片。与相同方法制备的Co(OH)₂相比,CoV-LDHs纳米片具有以下优点：1)纳米片结构有利于暴露更多的活性位点。2) V的引入增强了CoV-LDHs的亲水性,提高了其本征电催化动力学。3) Co (3d⁷4s²)和V (3d³4s²)之间的d-电子补偿效应有利于促进尿素的吸附。因此,CoV-LDHs仅需要1.52 V (vs. RHE) 就可以达到10 mA∙cm⁻²的电流密度,比Co(OH)₂低了70 mV,同时CoV-LDHs较低的塔菲尔斜率表明了其较快的反应动力学。此外,CoV-LDHs在连续反应10 h后,驱动电位几乎没有增加,表明其具有良好的稳定性。该研究结果不仅证明了前/后过渡金属之间的d-电子补偿效应可以提高UOR催化性能,还为设计高效的UOR催化剂提供了可行的途径。     

Studies on Synthesis and Properties of Mg-Al-nitrate Layered Double Hydroxides

Layered double hydroxides (LDHs), or the so-called hydrotalcite-like compounds, are important clay materials owing to their intercalation ability of anionic species and other physicochemical properties for application as anion adsorbents, medicine stabilizers, ion-exchangers, ionic conductors, catalysts and catalyst supports 1-2. The general formula is, [MⅡ1-x MⅢx(OH)2]x+ [Xm-x/m·nH2O]x-, abbreviated by: [MⅡ-MⅢ-X]. The net positive charge, due to substitution of trivalent by divale…     

层状双金属氢氧化物微观结构与性质的理论研究进展

总结了近年来理论计算方法在研究层状双金属氢氧化物(LDHs)结构与功能方面的应用现状. 结合LDHs材料的结构特点, 归纳了量子力学、分子力学、几何建模及物理静电模型相结合对LDHs材料进行结构模拟的思路, 比较了各种方法在LDHs结构模拟上的优势及存在的不足. 量子力学方法能够精确获得水滑石材料的层板构成及作用机制、简单阴离子插层水滑石主客体间的超分子作用实质以及电子性质、反应机理等方面的信息. 与量子力学相比较, 分子力学方法可以快速得到插层水滑石材料的层间阴离子排布及取向、水合膨胀特性及宏观力学性质等. 几何模型和物理静电模型能构建直观、形象的数学模型, 大大简化了计算量,因此能计算接近实际LDHs尺寸的体系, 为推测LDHs结构信息提供了可能性. 随着理论方法和计算机硬件水平的发展, 使得计算机模拟技术逐渐成为获得LDHs材料微观结构参数、电子性质和动力学性质的一种有效手段.     

Mg-Al-NO_3层状双金属氢氧化物电性质研究

采用电泳法和电势滴定法测定出不同电解质（LiCl,NaCl和KCl）溶液中Mg-Al- NO_3层状双金属氢氧化物（Mg-Al-NO_3LDH）颗粒的ξ电位、等电点、永久电荷密 度以及零电荷点等电化学物理量，探讨了电解质、pH和样品化学组成对Mg-Al- NO_3LDH电性质的影响，研究发现一价阳离子Li~+,Na~+,K~+对Mg-Al-NO_3LDH颗粒 的等电点有影响，电荷点依次增大，而等电点依次降低。     

直接脱碳酸化制备有机离子插层的层状双氢氧化物

层状双氢氧化物(Layered double hydroxide, LDH)是一种具有阴离子可交换性质的层状无机材料, 由于其具有多种功能性质, 已被广泛应用于催化^[1~3]、酸吸附剂^[4]、传感器^[5]及聚合物填料^[6~8]等领域. 传统的共沉淀法制备的LDH结晶度低、尺寸小(直径通常小于100 nm). 1998年, Costantino等^[9]采用均匀沉淀法制备出了高结晶度、大尺寸(微米量级)且层间具有CO₃^2-的LDH(LDH-CO₃), 引起了人们的极大兴趣. 为解决LDH-CO₃难于交换和剥离的难题, Iyi等^[10,11]采用两步法制备了层间具有NO₃^- 或有机阴离子的LDH, 即首先采用 HCl-NaCl混合溶液将LDH-CO₃转化成为LDH-Cl, 然后再采用过量的阴离子进行交换制备LDH-NO₃或有机阴离子插层的LDH.     

铜镁铝三元水滑石的姜-泰勒效应

采用密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块,对类水滑石(CuxMg3-xAl-LDHs,x=0-3)周期性模型进行几何全优化,通过分析各体系的结构参数、电子排布、氢键、Mulliken电荷布居、结合能,总结出体系中的姜-泰勒效应和结构稳定性规律.结果表明,姜-泰勒效应不仅存在于d轨道未排满的Cu2+中,在p轨道未排满的Mg2+中也可能存在,且未饱和的d、p轨道共同影响着金属离子姜-泰勒畸变的大小.在CuxMg3-xAl-LDHs(x=0-3)中,铝八面体和镁八面体分别以稳定的拉长的八面体形式存在.而随着Cu2+的增加,铜八面体逐渐从压扁的八面体向稳定的拉长的八面体形式转变,体系获得了逐渐增多的姜-泰勒稳定化能.总体上,随着Cu2+的增加,体系中姜-泰勒效应导致的畸变使主客体间的氢键和静电作用力均有减弱趋势,且体系的结合能绝对值逐渐减小,故体系稳定性下降.这有助于从理论上进一步认识含铜水滑石的姜-泰勒效应.     

Immobilization of Penicillin G Acylase on Calcined Layered Double Hydroxides

A hydrotalcite-like Mg2 /Al3 layered double hydroxide (LDH) material was prepared by means of amodified coprecipitation method involving a rapid mixing step followed by a separate aging process. LDH calcined at 500℃ , denoted as CLDH, was characterized by XRD, IR and BET surface area measurements.CLDH has a poor crystalline MgO-like structure with a high surface area and porosity. CLDH was used as asupport for the immobilization of penicillin G acylase(PGA). The effect of varying the immobilization conditions, such as pH, contact time and the ratio of enzyme to support, on the activity of the immobilized enzymein the hydrolysis of penicillin G has been studied. It was found that the activity of the immobilized enzyme decreased slightly with decreasing pH and reached a maximum after a contact time of 24 h. The activity of theimmobilized enzyme increased with increasing the ratio of enzyme to support. It was found that the adsorption of PGA inhibited the expected reaction of CLDH with an aqueous medium to regenerate a LDH phase. Itsoriginal activity(36%) after 15 cycles of reuse of the immobilized enzyme was retained, but no further loss in the activity was observed.     

Hydrothermal Synthesis of Nanorods and Nanowires of Mg/Al Layered Double Hydroxides

Layered double hydroxides (LDHs) are a class of synthetic anion clays, characterized by the formula[MⅡ1-xMⅢx (OH)2]x (An- )x/n·yH2O (where M =metal and A = anion, usually carbonate)[1-3]. A large number of LDHs with a wide variety of M Ⅱ-M Ⅲ cation pairs including M Ⅰ-M Ⅲ ( e. g. , Li-Al ) and M Ⅱ-MⅣ( e. g. , Co-Ti) have been reported. Thus the identities of the cations(MⅠ , MⅡ , MⅢ and MⅣ) and the interlayer anion (An-) together with the value of the stoichiometric coefficient (x) may vary widely, giving rise to a large class of isostructural materials.