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。     

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。     

层状双金属氢氧化物的制备及其应用研究

层状双金属氢氧化物是一类新型的无机功能材料,具有特殊的层状结构和优异的物理化学特性,已成为当前研究的热点。介绍了层状双金属氢氧化物的结构与性质,特别分析了层状双金属氢氧化物的制备方法及其在催化材料、吸附材料、生物医药材料、光电功能材料等方面的应用研究进展,并对其在未来的发展方向进行了展望。     

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/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。     

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.     

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。     

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。     

基于层状双金属氢氧化物的电化学生物传感器研究进展

层状双金属氢氧化物（LDHs）具有开放的二维平面结构和良好的生物相容性,是非常适合于将生物酶固定在电极表面用于生物传感器的主体材料。本文介绍了酶在LDHs材料上的固定方法,综述了近年来基于这类二维层状材料的各种电化学生物传感器的研究进展,讨论了不同类型生物传感器的设计原理和电子传递机理,并对LDHs在电化学生物传感领域...     

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.     

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。     

微波法合成乙二醇插层镍铝层状双金属氢氧化物

乙二醇(EG)插层层状双金属氢氧化物(LDH)可作为层间催化反应器,用于原油中环烷酸与EG的酯化脱酸反应,但其合成过程需要较长时间。 以硝酸根型镍铝LDH为前体,在KOH促进下,采用微波辅助的离子交换法合成EG插层LDH,省时节能,提高效率。 考察了微波时间、微波温度和微波功率对EG插层LDH结构的影响。 并用XRD、FT-IR和TG-DSC等比较了微波法和常规方法合成的EG插层LDH的性质。 结果表明,微波辐射能提供高能量,促进待交换阴离子向层间的扩散,并减弱层板与层间原有阴离子间的作用力,在微波温度为120 ℃,微波时间为10 min和微波功率550 W的条件下,即可得到结晶度高的EG插层LDH。 微波法合成的EG插层LDH与常规方法合成的具有相似的性质和更高的结晶度,而合成时间可由12 h大幅缩短至10 min。     

聚苯乙烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备与表征

由离子交换法制备4,4′-偶氮二(4-氰基戊酸)根(ACP)单独插层和ACP/对苯乙烯磺酸根(VBS)复合插层的层状双金属氢氧化物(LDH),再通过原位悬浮聚合制得聚苯乙烯(PS)/LDH纳米复合材料,对插层改性LDH和复合材料进行了结构和性能表征.X-射线衍射和元素分析表明ACP可以单独或与VBS一起插入到LDH层间.透射电镜和X-射线衍射分析表明采用ACP/VBS复合插层LDH与苯乙烯原位聚合得到的复合材料中LDH剥离程度高,熔融加工后LDH基本以纳米层板形式分散在PS基体中.LDH的引入可明显提高PS的热稳定性,而熔体流动性下降.     

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.