三元水滑石类化合物的合成及应用进展

二维纳米材料具有高比表面积和特殊的层间空间,因此展现出独特的物理化学性质。三元水滑石类化合物是重要的层状化合物,其多种金属离子的复杂性使其具有可调节的粒径分布、层间结构、孔隙分布、酸碱性、离子交换性和热稳定性等。通过对三元水滑石类化合物制备方法 的研究和精细结构的设计,使其在电化学、催化、吸附、聚氯乙烯(PVC)热稳定和医药卫生等领域展现出独特的应用潜力:作为电极材料可应用于碱性电池、氧气析出反应(OER)、亚硝酸盐氧化等过程;通过调节三元水滑石类化合物的离子配比,结合离子改性、负载、焙烧等方法 可将其用于罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝、甲基橙等物质的光催化降解;利用三元水滑石类化合物的层间空隙,可以通过静电吸附或化学吸附实现重金属阳离子、阴离子及有机污染物的脱除;利用其碱性可吸收PVC分解产生的HCl,提高PVC的热稳定性;将三元水滑石类化合物与具有抗菌、抗癌、消炎功能的活性物质复合,可用于生物医药材料合成。

镁锌铝三元水滑石的合成与结构分析

用成核 晶化隔离法制备了镁锌铝三元水滑石。通过X射线粉末衍射、原子吸收光谱和差热分析等手段表征了镁铝二元水滑石、锌铝二元水滑石、镁锌铝三元水滑石的结构 ,给出 3种水滑石的化学通式分别为Mg0 .71Al0 .2 9(CO3 ) 0 .15(OH) 2 ·mH2 O、Zn0 .50 Al0 .50 (CO3 ) 0 .2 5(OH) 2 ·mH2 O、Mg0 .3 7Zn0 .2 4Al0 .3 9(CO3 ) 0 .2 0 (OH) 2 ·mH2 O。在M2 + /M3 + 摩尔比相同的情况下 ,Mg2 + 比Zn2 +

Ni/Mg/Fe三元水滑石修饰碳糊电极检测食品中亚硝酸盐

水滑石类化合物是一种层状双羟基复合金属化合物(LDH),有良好的电吸附和电催化性能。研究利用共沉淀方法合成Ni/Mg/Fe三元水滑石材料,并将其掺入碳糊中制成碳糊电极,用于检测食品中的亚硝酸盐。结果表明,合成的三元水滑石对亚硝酸根离子具有明显的吸附与催化氧化效果,提高了碳糊电极的电化学检测性能;在亚硝酸盐浓度为5～700μmol/L范围内均具有良好的线性关系(相关系数大于0.998),最小检测限为0.49μmol/L。对扫描电位、扫描速率、静置时间、pH值、修饰剂量等条件进行优化,进一步提高了检测灵敏度。将此方法用于实际食品样品检测,平均加标回收率为(100±10)%,表现出良好的检测效果。与现有方法相比,该方法测定亚硝酸盐具有稳定性和重现性良好、灵敏度高、响应快速、线性范围宽、干扰小、仪器设备简单等优点。

镍钴铬三元水滑石的制备及其电化学性能探索

本文采用水热法,利用不同比例的镍钴铬3种金属制备三元水滑石材料,并分析其结构性能特点。利用扫描电镜对镍钴铬三元水滑石(NiCoCr-LDH)的表面形貌进行表征,用X射线衍射仪对水滑石的晶形特点进行了表征,用红外光谱对水滑石的层间官能团进行分析。把材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,利用电流-时间法探讨了NiCoCrLDH/GCE的电催化活性。在碱性条件下NiCoCr-LDH材料具有催化活性,能够氧化葡萄糖。

钴铝铁三元类水滑石复合物活化PMS降解盐酸四环素

本文基于赤泥中的铁和铝组分,以赤泥为铁源与铝源,六水氯化钴为钴源,采用共沉淀法制备钴铝铁三元类水滑石材料(CoAlFe-LDHs),用于活化过硫酸氢钾复合盐(PMS)降解盐酸四环素(TC-HCl),考察了PMS投加量、CoAlFe-LDHs催化剂投加量、初始pH值及TC-HCl初始质量浓度对TC-HCl降解效果的影响。实验结果表明,在PMS物质的量浓度为0.75 mmol/L、CoAlFe-LDHs催化剂投加量为0.20 g/L、初始pH值为5.5、TC-HCl初始质量浓度为0.02 g/L的条件下,CoAlFe-LDHs对TC-HCl具有良好的降解效果,20min后TC-HCl的降解率可达97.6%。

NiMgAl三元类水滑石的制备研究

在Ni(NO3)2 Mg(NO3)2 Al(NO3)3 NaOH体系中,研究了共沉淀法制备NiMgAl三元类水滑石的合成规律。考察了pH值、Ni Mg Al比、沉淀生成温度及水热处理条件对合成NiMgAl HTLcs的影响,借助XRD、ICP、FT IR对合成样品进行表征。实验结果表明,合成NiMgAl HTLcs的适宜pH范围为5 5～7 0,Ni Mg=2 0～4 0,水热处理条件为100℃,7h。通过对合成物热行为研究表明,NiMgAl HTLcs结构开始破坏温度为300℃,经焙烧后可得Ni元素高度分散的复合氧化物。

ZnMgAl三元类水滑石催化合成ε-己内酯

通过共沉淀法制备了ZnMgAl三元类水滑石,利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,研究了其对双氧水氧化环己酮成ε-己内酯的催化性能。比较了不同催化剂的反应性能,考察了反应温度、反应时间、双氧水用量等工艺条件对反应性能的影响。结果表明,ZnMgAl三元类水滑石对ε-己内酯的合成具有较好的催化活性。当催化剂用量0.375 g、环己酮18.5 mmol、30%H2O2245 mmol、乙腈15 mL、反应温度80℃、反应4 h时,环己酮转化率为74.1%,ε-己内酯选择性达95.0%。

ZnAlCe三元类水滑石的制备及对亚甲基蓝的催化降解性能

采用共沉淀-高过饱和度法制备层状化合物ZnAlCe三元类水滑石,将其用于光催化降解亚甲基蓝溶液,考察了催化剂的原料配比、催化剂的投入量、染料初始浓度等因素对ZnAlCe三元类水滑石降解亚甲基蓝的影响,同时用XRD、IR、TG/DSC等技术对催化剂的结构和性能进行表征。试验结果表明,当Zn∶Al∶Ce物质的量之比为2∶1∶0.25,得到的产物结晶度较高,属于六方晶系,催化活性最高。光催化反应的最佳条件为,亚甲基蓝初始浓度40mg/L,催化剂Zn∶Al∶Ce=2∶1∶0.25用量0.2 g,反应时间90 min(暗处搅拌30 min,光照时间为60 min)。

锰铝二元水滑石和锰铁铝三元水滑石对U(Ⅵ)的高效去除及其机理研究

本文采用一步水热法制备了新型低成本的二元水滑石(MnAl-LDHs)和三元水滑石(MnFeAl-LDHs)吸附剂,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等微观表征技术分析了材料的物理化学性质,通过静态批示实验和光谱分析研究了U(Ⅵ)在MnAl-LDHs和MnFeAl-LDHs上的吸附行为和相互作用机理.宏观实验结果表明, MnAl-LDHs和MnFeAl-LDHs对U(Ⅵ)的吸附在60 min内都达到了平衡,且在pH=5.0条件下三元MnFeAl-LDHs对U(Ⅵ)呈现出较高的吸附量(157.73 mg/g),是U(Ⅵ)在二元MnAl-LDHs上饱和吸附量(70.72 mg/g)的两倍.此外, MnFeAl-LDHs在高盐度、复杂共存离子环境下和不同水体系中依然表现出优越的吸附性能. FTIR和XPS光谱分析结果表明, U(Ⅵ)不仅可以与材料表面的–OH和层间CO32-形成较强的络合,还能与水滑石中的部分Mn^(2+)发生取代反应.本文的研究揭示了含锰水滑石材料在高效修复放射性废水中的吸附机理和潜在的应用前景.

镁-铝-镧三元类水滑石的制备及其在PVC中的应用

采用共沉淀-离心-水热法制备了结晶度高的镁-铝-镧三元类水滑石(MgAlLa-CO_3-LDHs),采用SEM、XRD对产物结构进行表征。探索了共沉淀温度、共沉淀时间、水热温度、水热时间对产物结构的影响。研究发现:在n(M^(2+))∶n(M^(3+))=2∶1、n(La^(3+))∶n(Al^(3+))=1∶23、溶液pH≥10的情况下,70℃共沉淀反应2 h,再在150℃下水热反应10 h,制备出典型层状结构、高纯度、晶型完整且层板堆积有序性高的镁-铝-镧三元类水滑石。将其作为稳定剂用于聚氯乙烯(PVC)加工,通过静态热烘箱实验、刚果红实验,研究其对PVC热稳定性能的影响。结果表明:镁-铝-镧水滑石能够大幅度提高PVC的热稳定性能。

三元含铜类水滑石制备及其催化性能

采用共沉淀法制备三元含铜类水滑石CuNiAl-LDHs、CuMgAl-LDHs和CuZnAl-LDHs,利用X射线衍射和傅立叶红外光谱对催化剂结构进行表征,研究该催化剂体系对苯直接氧化制苯酚反应的催化性能。在反应温度65℃、反应时间6 h、催化剂用量10 mg、溶剂用量15 mL和n(C6H6)∶n(H2O2)=3∶1的条件下,CuNiAl-LDHs具有较高的催化活性,苯转化率达4.1%,苯酚选择性100%,无副产物。

镁铝铁三元类水滑石对印染废水的吸附性能研究

采用共沉淀法合成出一系列镁铝铁不同摩尔比的磷酸二氢根型三元类水滑石(HTLCs),考察了该类水滑石及其焙烧产物(cHTL)对直接大红染料废水的吸附性能。实验结果表明,以镁铝铁摩尔比为3∶0.25∶0.75制得的HTLCs对直接大红的脱色效果最好;HTLCs和cHTL对直接大红染料的吸附规律均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir等温式,但cHTL的吸附量明显高于HTLCs;两者的饱和吸附量分别为112.65 mg.g-1和359.05 mg.g-1;经5次重复利用的HTLCs和cHTL对直接大红的脱色率仍高达80%以上。

三聚磷酸根型锌镁铝三元类水滑石的合成

本实验采用成核/结晶隔离法制备了P3O1-0 5根型Mg-A1,Zn-A1和Mg-Zn-Al类水滑石,探讨不同的浓度的[Mg2+]、[Al3+]、[Zn2+]金属阳离子对三元水滑石层板结构的影响,利用XRD,FT-IR和TG/DTA三种表征手段,对三种LDHs的热分解性质及层状结构进行分析。结果表明:实验成功合成了Mg-Al-P3O10LDHs、Zn-Al-P3O10LDHs和Zn-Mg-Al--P3O10 LDHs三种类水滑石;随着LDHs中Mg含量减少,热失重温度向低温区移动。

锌-铝-铈三元类水滑石的合成及对PVC的热稳定效果测试

合成了锌-铝-铈三元类水滑石(Zn Al Ce-CO3-LDHs),确定最佳合成条件为:p H=8、Ce/Al=0.05,反应温度及陈化温度分布为40、100℃。将Zn Al Ce-CO3-LDHs改性后测试其作为PVC稳定剂的热稳定效果,结果表明:Zn Al CeCO3-LDHs是一种高效的PVC热稳定剂,改性后稳定效果更佳,在钙锌稳定剂中掺入少许Zn Al Ce-CO3-LDHs,能够大幅提高钙锌稳定剂稳定效果。

钴铜铁三元类水滑石材料催化过硫酸氢钾复合盐降解苯酚

采用共沉淀法制备过渡金属钴、铜、铁组成的钴铜铁三元类水滑石材料(CoCuFe-LDH),用于催化过硫酸氢钾复合盐(PMS)降解水中苯酚,并考察了初始pH、CoCuFe-LDH催化剂投加量、PMS用量对苯酚降解效率的影响。实验结果表明:CoCuFeLDH对PMS的催化活性较高;在pH为中性,催化剂为0.20g/L,PMS为2.5mmol/L,苯酚为50mg/L的条件下处理60min,苯酚的去除率可达96%;当催化剂投加量分别为0.05、0.10、0.15g/L,反应40min时,苯酚的去除率分别为76%、82%和91%。自由基猝灭实验表明,CoCuFe-LDH/PMS催化体系中存在硫酸根自由基和羟基自由基,但硫酸根自由基为主要活性自由基。

镍铜三元杂多阴离子柱撑水滑石的制备及光催化性能研究

采用共沉淀法合成了Zn2Al黏土,采用直接合成法合成了具有Keggin结构的1∶11系列的K8[Cu(H2O)W11Ni O39],采用离子交换法合成了三元杂多阴离子柱撑水滑石LDH-[Cu(H2O)W11Ni O39]8-,并采用IR、氮气吸附、XRD、SEM-EDS等手段对合成的LDH-[Cu(H2O)W11Ni O39]8-进行了表征。结果表明:LDH-[Cu(H2O)W11Ni O39]8-取代了硝酸根离子,已经镶嵌到Zn2Al黏土中,并依然保留着原有的Keggin结构。将制得的LDH-[Cu(H2O)W11Ni O39]8-柱撑水滑石作为催化剂,考察了其对孔雀石绿溶液的光催化活性,以此确定了最佳反应条件。在孔雀石绿溶液用量100 m L,初始质量浓度20mg/L,p H值2,催化剂LDH-[Cu(H2O)W11Ni O39]8-的用量为0.1 g的最佳条件下,孔雀石绿的脱色率最高可达98.2%。

Mg/Al/Cu类水滑石焙烧产物对茜素黄GG的吸附

采用共沉淀法以不同的Mg2+、Al3+与Cu2+摩尔比制备一系列的镁铝铜三元类水滑石(Cu/Mg/Al-HTLc),并研究了镁铝铜类水滑石的焙烧产物(HTLc-500)对阴离子染料茜素黄GG的吸附特征。分别考察了不同镁铝铜摩尔比的HTLc-500、吸附剂投放量、反应温度、染料的初始浓度等因素对HTLc-500吸附阴离子染料茜素黄GG的影响。结果表明,对于含有20 mg/L的茜素黄GG模拟废水溶液,镁铝铜摩尔比为8∶10∶22的类水滑石,投放量为25 mg,在25℃下反应360 min,去除率可达到99.14%。

锰基水滑石固定修复U(Ⅵ)污染土壤的研究

以水热法制备了二元水滑石(MnAl-LDH)和三元水滑石(MnMgAl-LDH),将其作为固定剂对U(Ⅵ)污染的土壤进行修复。利用毒性浸出实验(TCLP)和Tessier逐级化学提取法研究了固定前后铀的浸出特性与形态变化。结果表明,当含铀土壤不添加固定剂时,铀的浸出质量分数为147.20 mg/kg;当土壤中添加MnAl-LDH为固定剂培养28 d后,土壤中铀的浸出质量分数为44.16 mg/kg,浸出率为30.00%;投加MnMgAl-LDH培养28 d后,土壤中铀的浸出质量分数仅为31.90 mg/kg,浸出率降低至21.67%。

镁铁铝类水滑石的合成及去除V(Ⅴ)的研究

采用稳态共沉淀法合成了碳酸根插层的镁铁铝三元类水滑石,结合XRD、SEM等对合成样品进行了表征,重点研究了吸附时间、V(Ⅴ)初始浓度、污染液初始p H值等因素对水滑石去除V(Ⅴ)效果的影响。研究结果表明:合成的样品为Mg_(5.216)Fe_(1.456)Al_(1.400)(OH)_(16)(CO_3)_(1.424)·6.40H_2O(即MgFeAl-CO_3LDHs),片状晶体,片长50 nm^400 nm,片厚为15 nm^45 nm;1 g MgFeAl-CO_3LDHs对50m L浓度为45.15 mg/L的V(Ⅴ)污染液去除率为99.84%,且处理后V(Ⅴ)浓度为0.074 mg/L,远远低于钒工业污染物排放标准中最低浓度限0.3 mg/L;对V(Ⅴ)的吸附在热力学上更符合Langmuir方程,计算得饱和吸附量为18.56 mg/g;MgFeAl-CO_3LDHs不适宜在强碱性环境下去除V(Ⅴ)。

Zr4+掺杂对Mg/Al水滑石磷酸根吸附行为的影响

采用共沉淀法制备了系列不同Zr4+含量的Mg/Al/Zr三元类水滑石材料,研究了其对废水中磷酸根离子的吸附性能。采用XRD、DRIFTS、氮气吸脱附等对材料的结构及织构性质进行了表征,并研究了溶液初始pH以及竞争阴离子对磷吸附量的影响。结果表明:掺杂Zr4+能提高类水滑石层板正电荷密度以及增大层间距,有利于磷酸根阴离子的吸附;Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,当n(Zr4+)/(Al3++Zr4+)=0.3时,理论饱和吸附量最大,达到76.6 mg/g,比Mg/Al水滑石高出28.7%;酸性环境有利于磷酸根的吸附,而二价阴离子的竞争吸附作用会显著降低磷吸附效果。Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附机理为静电吸引和阴离子交换协同作用。