石墨烯/钴镍双金属氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究

采用微波辐射与高温裂解相结合的二步还原法制备石墨烯。二步还原使氧化石墨被充分还原和剥离,所得到的石墨烯有较好的传导性,其比表面达675.4 m2.g-1。以此石墨烯为原料,水热法合成出石墨烯/钴镍双金属氢氧化物复合材料,并考察了复合材料作为超级电容电极材料的电化学性能。研究发现,褶皱的石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双金属氢氧化物中,这改善了钴镍双金属氢氧化物的传导性和结构稳定性。在0.25 A.g-1电流密度下,复合材料的比电容量是800.2 F.g-1。当电流密度增加至10 A.g-1,比电容量为386.5 F.g-1,恒电流充-放电500次后比电容量仍能保持99%以上,这些呈示该复合材料具有优良的电化学性能。     

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。     

3D石墨烯/镍铝层状双金属氢氧化物的制备及超级电容性能

超声分散氧化石墨和聚苯乙烯微球于去离子水形成稳定分散液, 加入氨水和水合肼还原氧化石墨得到包覆石墨烯纳米片的聚苯乙烯微球, 经6 mol·L^-1 KOH碱蚀和甲苯洗脱聚苯乙烯制备3D石墨烯. 将3D石墨烯超声分散于去离子水, 然后分别以硝酸镍、硝酸铝和尿素为镍源、铝源和碱源化合物水热合成3D石墨烯/镍铝层状双金属氢氧化物复合材料. 采用红外、拉曼、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒电流充-放电测试对材料的结构、形貌及电化学性质进行研究. 结果表明, 氧化石墨被还原形成有微孔结构的3D石墨烯. 镍铝双金属氢氧化物纳米片均匀分散在3D石墨烯孔壁. 在1 A·g^-1的电流密度下, 复合材料电极的比电容为1054.8 F·g^-1. 当电流密度增加到8 A·g^-1时, 比电容为628.1 F·g^-1. 循环充-放电1000次后, 比电容仍保持在97%以上, 呈示该复合材料具有优异的电化学性能.     

石墨烯纳米筛负载钴铁双金属层状氢氧化物的制备及其在重金属离子电化学传感中的应用北大核心CSCD

本文采用自组装-碳热造孔-刻蚀的方法将钴铁双金属层状氢氧化物(Co_(3)FeLDH)与石墨烯纳米筛(HG)复合,进而制备了基于Co_(3)FeLDH/HG复合材料的电化学传感器,用于同时检测水中Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)。由于HG的高比表面积、多孔性和良好的导电性,以及Co_(3)FeLDH阵列结构对重金属离子的强亲和性,所制备传感器表现出良好的分析性能。实验结果显示,Pb^(2+)与Cd^(2+)的峰电流与浓度在1~1500μg·L^(-1)、Zn^(2+)峰电流与浓度在5~1800μg·L^(-1)范围线性关系良好,方法对Pb^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)的检测限分别达2.41 nmol·L^(-1)、4.45 nmol·L^(-1)和15.38 nmol·L^(-1),大大低于世界卫生组织(WHO)允许的生活水中3μg·L^(-1)(27 nmol·L^(-1))、10μg·L^(-1)(48 nmol·L^(-1))和1 mg·L^(-1)(33 mmol·L^(-1))的阈值。所制备的电化学传感器具有良好的稳定性和重现性,在环境分析检测方面具有良好的应用前景。     

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.     

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。     

La~(3+)掺杂NiCo层状双金属氢氧化物纳米片的合成及其电化学性能

稀土离子La~(3+)掺杂的NiCo层状双金属氢氧化物纳米片具有高的超级电容器性能,比容量达到1115 F/g(1A/g)、倍率性能为517 F/g(30 A/g)。研究表明,La~(3+)离子掺杂不改变NiCo层状双金属氢氧化物晶体结构,但会显著影响其电子和离子传导特性,从而改变其电化学性能。根据离子电负性标度,La~(3+)(1.327)和Co~(2+)(1.377)离子的电负性值最接近,掺杂La~(3+)会优先取代Co~(2+)离子位置。由于La~(3+)离子的尺寸作用(106 pm),使得最优掺杂比例较小仅为0.26%,电化学结果表明较少的La~(3+)掺杂比例依然会显著调节NiCo层状双金属氢氧化物的电子/离子输运性质。     

Polyoxometalate-Incorporated Host-Guest Framework Derived Layered Double Hydroxide Composites for High-Performance Hybrid Supercapacitor†

Metal organic frameworks have been employed as high-performance layered double hydroxide (LDH) composite supercapacitor electrode materials but have shown unsatisfactory redox ability and stability. Herein, a host-guest CuMo-based polyoxometalate-based metal organic framework (POMOF) with copious electrochemically active sites and strong electrochemical redox activities has been effectively coupled with POM-incorporated CoNi-LDH to develop a nanocomposite (NENU-5@CoNi-LDH) by a simple solvothermal method. The designed electrode shows a high specific capacity of 333.61 mAh·g^–1 at 1 A·g^–1. In addition, the novel hybrid symmetric supercapacitor NENU-5@CoNi-LDH/active carbon (AC) demonstrated a high energy density of 80.8 Wh·kg^–1 at a power density of 750.7 W·kg^–1. Interestingly, the nanocomposite of NENU-5@CoNi-LDH exhibits an outstanding capacitance retention of 79% after 5000 charge-discharge cycles at 10 A·g^–1. This work provides a new strategy and will be the backbone for future energy storage research.      

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。     

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.     

Layered Double Hydroxide as Cordycepin Delivery Nanocarrier

Layered double hydroxides (LDHs), also called “anionic clays”, have received considerable attention due to their technological importance in catalysis, adsorption, optics, nanocomposite engineering materials and medical science1-5. LDHs are layered mate…     

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.     

Study on Intercalative Nanohybrid of Cordycepin in Layered Double Hydroxide

A novel negatively charged biomolecule-cordycepin has been intercalated within the gallery spaces of [Mg-Al-NO3]. Results of TEM, PXRD and FF-IR spectroscopy confn-med that cordycepin could be intercalated into [Mg-Al-NO3] intedayers as the charge-compensating species.Initial studies suggest that the new bioinorganic nanocomposite may be used as a novel inorganic reservoir or carder of pharmaceutically active compounds.     

Selective Lithium Adsorption of Silicon Oxide Coated Lithium Aluminum Layered Double Hydroxide Nanocrystals and Their Regeneration

Silicon oxide-coated lithium aluminum layered double hydroxide (Li_xAl₂-LDH@SiO₂) nanocrystals (NCs) are investigated to selectively separate lithium cations in aqueous lithium resources. We directly synthesized Li_xAl₂-LDH NC arrays by oxidation of aluminum foil substrate under a urea and lithium solution. Various lithium salts, including Cl⁻, CO₃²⁻, NO₃⁻, and SO₄²⁻, were applied in aqueous solution to confirm the anion effect on the captured and released lithium quantity of the Li_xAl₂-LDH NCs. In a 5% solution of sulfate ions mix with lithium chloride, the Li_xAl₂-LDH NCs separated a larger quantity of lithium than in other anion conditions. To enhance regeneration stability and lithium selectivity, thin layers of SiO₂ were coated onto the Li_xAl₂-LDH nanostructure arrays for inhibition of nanostructure destruction after desorption of lithium cations in hot water. The Li_xAl₂-LDH@SiO₂ nanostructures showed enhanced properties for lithium adsorption, including increase of stable regeneration cycles from three to five cycles, and they showed high lithium selectivity in the Mg²⁺, Na⁺, and K⁺ cation mixed aqueous resource. Our nanostructured LDH lithium adsorbents would provide a facile and efficient application for cost-efficient and large-scale lithium production.     

5-磺基水杨酸辅助水热法制备Co-Ni层状双氢氧化物及其超电容性能

采用5-磺基水杨酸(SSA)辅助水热法制备了Co-Ni层状双氢氧化物(CoxNi1-xLDHs),通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌.结果表明,通过调控反应体系中Co、Ni的配比,可以得到不同形貌的CoxNi1-xLDHs.在Co的摩尔分数为0.24时,形成了由纳米片组装的花瓣状纳米球.循环伏安和恒流充放电测试表明,这种花瓣状结构的双氢氧化物在1A·g-1电流密度下,比电容值达到1735F·g-1.     

Enhancing Electrocatalytic Activity through Liquid-Phase Exfoliation of NiFe Layered Double Hydroxide Intercalated with Metal Phthalocyanines in the Presence of Graphene

Earth-abundant transition-metal-based catalysts are attractive for alkaline water electrolysis. However, their catalytic properties are often limited by their poor electrical conductivity. Here, we present a strategy for enhancing the electrical conductivity of NiFe layered double hydroxide (LDH) in order to further improve its properties as an electrocatalyst for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media. We show that NiFe LDH containing metal tetrasulfonate phthalocyanine in the interlayers between the NiFe oxide galleries can be coupled with graphene during liquid-phase exfoliation by taking advantage of their π-π stacking capabilities. A substantial enhancement in the electrocatalytic activity of NiFe LDH with respect to the OER was observed. Moreover, the activity and selectivity of the catalyst materials towards the oxygen reduction reaction were investigated, demonstrating that both the metal hydroxide layer and the interlayer species contribute to the electrocatalytic performance of the composite material.     

水滑石负载的钯纳米粒子对水合肼的电催化氧化

利用共沉淀方法制备了载体水滑石(LDH), 通过离子交换法将PdCl2₄^- 插入水滑石层间, 再用水合肼将其还原, 制备得到了水滑石负载的分散状钯纳米粒子(LDH-Pd⁰). 利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线电子能谱(XPS)等手段对所得样品进行了表征, 结果表明钯纳米粒子能很好地分散在水滑石上. 将该纳米材料修饰的玻碳电极(GCE)用于水合肼的电催化氧化, 该修饰电极表现出很好的电化学催化活性. 用循环伏安法(CV)、计时库仑法(CC)和计时安培法(i-t)对修饰电极的催化活性、有效表面积和水合肼的催化氧化机理等进行了研究. 结果表明水合肼在-0.1 V附近有明显的氧化峰, 在1.0×10^-5-2.0×10^-4 mol·L^-1范围内, 阳极峰电流与水合肼浓度间有良好的线性关系, 其检测限为9.5×10^-7 mol·L^-1. 计算得到GCE, LDH-Pd⁰/GCE 和LDH/GCE电极活化面积分别为0.02089, 0.02762 和0.02496 cm². 推知水合肼的氧化过程有4 电子和4 质子参与, 并且其在电极上的反应是受扩散控制的不可逆过程.