X分子筛负载不同金属二维层状氧化物催化剂制备及甲苯侧链烷基化反应

以X分子筛为载体,在其表面生长了CuAl-LDH、ZnAl-LDH、CoAl-LDH和MgAl-LDH等层状氢氧化物,浸渍Cs后焙烧,制备了不同金属二维层状氧化物的Cs/CuAl-LDO@X、Cs/ZnAl-LDO@X、Cs/CoAl-LDO@X和Cs/MgAl-LDO@X催化剂。利用XRD、SEM、NH_(3)-TPD和CO_(2)-TPD等方法表征催化剂结构、相貌和酸碱性质,评价催化剂对甲苯侧链甲醇烷基化一步制苯乙烯的反应性能。结果表明,不同金属二维层状氧化物催化剂的二维层板结构、相貌、酸碱中心和甲苯侧链烷基化反应性能都有一定的差别。其中Cs/CuAl-LDO@X催化剂对于甲苯侧链甲醇烷基化制苯乙烯反应具有最好的催化性能,在甲苯转化率为4.14%时,苯乙烯选择性达51.1%。

层状双金属氢氧化物电催化剂的合成与应用研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)具有层内离子可变、层间阴离子可交换以及反应表面较大的特点,因而表现出优异的电催化析氢和析氧性能。此外,基于LDHs的衍生物能够实现催化剂材料的多功能化和性能的增强,使其在众多领域均表现出显著的优势和良好的应用前景。系统分析了LDHs层板结构的可调变性、可剥层及组装性、结构记忆效应等性质,以及剥层法、共沉淀法和水热合成法等LDHs高效电催化剂的常用制备方法,综述了LDHs及其复合衍生物在电解水析氧反应、析氢反应、乙醇电催化氧化反应、氧还原反应等电催化领域的应用研究,并对LDHs所涉及的问题和解决方案进行了分析及展望。

过渡金属层状双氢氧化物电催化剂研究进展

过渡金属层状双氢氧化物(LDHs)是一类典型的层状功能材料,由于结构、形貌和组成的广泛可调性以及独特的物理化学性质,使其在电化学能量储存和转化方面有着广泛的应用,尤其是在电催化水解领域发挥着重要的作用。目前对于设计同时具有低成本和高电化学活性与稳定性的过渡金属基电极材料仍然存在诸多的挑战,而LDHs材料的出现为设计这类材料提供了无限的可能。主要归纳了近期LDHs基电极材料在电催化水解中的研究进展。除此之外,也针对材料的设计和性能等方面存在的问题以及对未来的研究方向等进行了预测和展望。

二维/二维FeNi-LDH/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂用于促进CO_(2)光还原反应

本研究工作使用尿素作为前驱体,通过两步煅烧法得到具有较高比表面积(97 m^(2)·g^(−1))的g-C_(3)N_(4)纳米片。然后,通过简单的水热法将FeNi层状双氢氧化物(FeNi-LDH)助催化剂负载到g-C_(3)N_(4)纳米片上,从而获得基于g-C_(3)N_(4)的二维/二维复合光催化剂。实验表明,在二维/二维FeNi-LDH/g-C_(3)N_(4)复合材料上,光催化还原二氧化碳生成甲醇的产率要远高于在纯g-C_(3)N_(4)上获得甲醇的产率。一系列表征结果证明,FeNi-LDH/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的光吸收得到了增强,同时FeNi-LDH/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂对二氧化碳的吸附能力也得到了提高。更重要的是,FeNi-LDH的引入有效地抑制了光生电子和空穴的复合,进一步提高了g-C_(3)N_(4)的光催化二氧化碳还原活性。此外,通过改变用于光催化性能测试的FeNi-LDH的负载量,发现FeNi-LDH的最佳负载量为4%(质量分数),对应的甲醇生产率为1.64μmol·h^(‒1)·g^(‒1),是纯的g-C_(3)N_(4)的6倍。这项研究提供了一种有效的策略,即通过负载层状铁镍双金属氢氧化物作为助催化剂来提高g-C_(3)N_(4)的光催化二氧化碳还原活性。

二维非层状过渡金属氧化物的制备及研究进展

近年来,二维非层状材料由于其原子级厚度、大比表面积和高活性位点数量多等结构特点而受到广泛关注。简单介绍了二维非层状材料,重点综述了表面氧化法、气相沉积法、自组装法、模板辅助合成法和溶剂热法等二维非层状过渡金属氧化物的常见制备方法,并对其在超级电容器、催化剂、电池、传感器等领域的应用进行了概述。最后,总结了二维非层状过渡金属氧化物研究领域存在的挑战并对其未来研究方向进行了展望,指出优化现有制备方法和发展新方法、与其他材料复合构建二维异质结、加强生长机理研究和拓展应用探索将成为该领域的主要研究方向。

新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展

近年来,抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播,新型抗菌药物的开发刻不容缓。随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择。本文综述了石墨烯及其衍生物(GMs)、过渡金属硫化物(TMDs)、层状双氢氧化物(LDHs)及MXenes二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道,讨论了材料的抗菌机制,例如物理/机械损伤、脂质提取、氧化应激和光热/光动力效应等。最后,本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望:(1)材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体;(2)优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力;(3)拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层,实现简易的原位消毒,有望应用于无菌医疗设备中。

水滑石基臭氧分解催化剂性能研究

居室环境内臭氧严重危害人体健康,催化分解法是最有效的臭氧净化技术之一。高活性和稳定性臭氧分解催化剂的开发是关键,特别是在高湿度大空速下,臭氧的低温催化分解具有较高的技术壁垒。层状双金属氢氧化物(LDH)具有独特的二维层状结构,具有灵活的结构可调控性。本实验通过共沉淀法用过渡金属制得Ni_(3)Fe、Ni_(3)Co、Ni_(3)Mn与Co_(3)Fe水滑石结构催化剂,在30℃、600000 mL/(g·h)、低湿度RH<5%和高湿度RH>90%条件下,测试了其臭氧催化分解性能。结果表明,Ni_(3)Co-LDH在低湿度和高湿度下,都表现出优良的臭氧分解性能,臭氧转化率分别为88%和77%。结合XRD、BET、SEM、XPS、Raman、FT-IR、TG等表征手段,揭示了LDH催化剂优良臭氧分解性能的内在原因机理。本实验的研究为过渡金属臭氧分解催化剂开发提供了新的思路。

烟气中氮氧化物的NH_(3)法选择性催化还原技术研究进展

与燃烧前和燃烧中减排技术(<50%)相比,高效率的燃烧后减排技术(>80%)在NOx减排中越来越受到重视。本文主要讨论NH_(3)法选择性催化还原技术(NH_(3)-SCR)研究现状,对不同NH_(3)-SCR催化剂进行讨论,包括贵金属催化剂、钒基催化剂、金属氧化物催化剂、锰基催化剂和二维层状催化剂。指出开发具有更高活性的NH_(3)-SCR催化材料,可以克服NH_(3)-SCR技术缺点,降低NH_(3)-SCR技术成本,实现烟气中NOx超低排放。

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选。文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测。

二维纳米材料在金属防腐领域的应用研究进展

自金属在各个领域中被大规模应用以来,其腐蚀问题就一直困扰着人们,并不断地威胁着人们的生命财产安全。相较于环境处理、电化学保护法等防腐措施,防腐薄膜和有机防腐涂层可直接覆盖在金属表面,使用方法更经济便捷,因此得到了更广泛的关注和应用。二维纳米材料凭借其优异的空间阻隔效应,既能够用于制备具有良好抗渗透性的防腐薄膜,又可以作为填料加入有机防腐涂层,填补树脂在固化过程中产生的缺陷。因此,近年来二维纳米材料在金属防腐领域得到广泛应用。目前,应用在金属防腐领域的二维纳米填料主要有石墨烯、氮化硼、层状双金属氢氧化物、二硫化钼以及蒙脱土。本文在综合国内外文献的基础上,对二维层状纳米材料的特性以及其在防腐薄膜和有机防腐涂层中的应用情况进行了综述。

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。

二维层状范德华异质结光催化剂的第一性原理研究

开发能直接利用太阳能的光催化剂是当今全球研究热点和难点。二维材料的“新大陆”-范德华异质结是一类非常有前景的光催化剂。目前,范德华异质结主要通过液相的层层自组装或在平整基底上气相化学沉积获得,难以针对特定的应用需求对材料的物理化学性质进行调控。因此,迫切需要发展材料设计的理念和高效合成的手段,以实现先进范德华异质结的可控构建,从而全面优化其本征催化活性和外在理化特征,提高光催化应用性能。

无机层状纳米功能材料的研究进展

无机层状纳米功能材料是一类具有特殊结构和性能的新型无机二维纳米材料,它是由层状双金属氢氧化物通过插层反应得到的一类新型功能材料,其层板化学组成和尺寸可根据需要进行调整并且可以进行组装,具有广阔的应用前景。综述了无机层状纳米功能材料的研究与应用现状。

理化所超小Ni0纳米片高活性电催化剂研究获进展

二维纳米材料因其独特的层板结构、大比例暴露活性位等优势，在光电催化方面展现了优越的性能，引起科研人员的广泛关注。层状双氢氧化物（水滑石，LDH）因其层板由多种组分构成、层板厚度可调等优势，在催化方面展现了极强的可调控性。

基于LDHs荧光材料的组装及二维限域效应研究

近年来,层状双金属氢氧化物(LDHs)因其特殊的二维结构及限域环境,作为主体材料构筑了一系列性能优异的插层结构材料,在发光、成像、传感等领域显示了广泛的应用前景.本文从插层客体、组装方法及LDHs的二维限域效应等方面详细介绍了基于LDHs荧光材料的最新研究进展,讨论了二维限域效应与发光性能的内在关联,并探讨了LDHs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.

一步水热法制备MoO_3@TiO_2/Ti_3C_2及其电化学性能研究

以七钼酸铵、盐酸、二维层状Ti_3C_2为原料采用水热法制备了一种超级电容器的电极材料,并且研究了负载MoO_3对于Ti_3C_2电化学性能的影响.采用XRD和SEM对复合材料的组成和微观结构进行分析,并利用电化学工作站对材料进行电化学性能的测试,其中包括循环伏安曲线,恒流充放电曲线,阻抗和循环性能的测试.结果表明:通过引入Mo源生成MoO_3和原位生成TiO_2对材料进行改性,增加了电解液与电极材料的接触面积并形成离子通道,加快了电解液中的离子移动的速率,从而提高了材料的电化学性能.