桉木表面构建层状双氢氧化物仿紫光檀颜色

【目的】针对人工林速生桉木材色较浅、表面色调单一的问题,以层状双金属氢氧化物(LDHs)对其进行材色调控,仿制名贵木材紫光檀的黑棕色效果。【方法】将与木材高度亲和的钴基金属有机框架(Co-MOF)作为模板和前驱体,利用MnCl_(2)在木材表面发生水解反应,在桉木单板表面制备钴锰层状双金属氢氧化物(CoMn-LDH);探究桉木单板分别在0.016、0.032、0.064 mol/L MnCl_(2)溶液和20、40、60、80℃条件下表面颜色的变化规律;并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)分析,探究LDHs与桉木单板表面的结合机理;通过接触角和耐光老化测试评估改色木材的耐水性和耐光老化性。【结果】(1)在40℃下,利用0.032 mol/L MnCl_(2)溶液制得的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板实现了紫光檀颜色效果,两者的色度值和紫外光谱均相近。(2)MnCl_(2)水解诱导Co-MOF和木材的OH−交换形成金属氢氧化物,生成CoMn-LDH;SEM显示CoMn-LDH具有微纳米复合结构,XRD和XPS分析表明钴和锰分别以Co^(2+)和Mn^(2+)的形式存在,CoMn-LDH为典型的钴锰双氢氧化物;其红外光谱呈金属–羟基振动模式。(3)调色木材的接触角由36.2°增大至49.5°;光照120 h后色差在3~6范围内,属于中质量分辨率下可见色差;表明制备的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板表面疏水能力和耐光老化性能均得到提升。【结论】本研究所用调色处理条件温和,能有效改善桉木颜色,提高产品装饰效果和附加值,促进人工林木材的高效利用。

层状双氢氧化物膜在镁合金防腐蚀领域的研究进展

介绍了层状双氢氧化物(LDH)膜的常见类型及其制备方法,重点总结了其在镁合金防腐蚀方面的应用现状和可能存在的问题。概述了LDH膜改性的研究进展,最后对LDH膜未来的研究方向进行了展望。

基于镍铁层状双氢氧化物的氧析出催化剂:催化机制、电极设计和稳定性

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质中表现出出色的氧析出性能,过电位很低,在10 mA·cm^(-2)处仅需200-300 mV。虽然人们在开发基于NiFe LDH的高效电催化剂方面做出了巨大努力并取得了一些成果,但是要进一步降低其过电位具有相当的挑战性。为了克服这个瓶颈,就需要明确识别其活性位点和催化机理,从根本出发来探究新的解决方案,以获得具有超低过电位的催化剂。本综述首先回顾了NiFe LDH的结构、组成和发展历史。虽然人们在研究催化活性位点和机制方面付出了巨大努力,但其真正的催化位点和机制仍然是模棱两可并存在争议的。我们对催化位点研究的代表性工作进行了全面分析,希望对催化机理和活性位点能提供一些深入认识和理解。此外,我们还就增强其催化活性的各种策略,如杂原子掺杂和引入空位等,进行了总结并基于电子和几何结构对其活性提高原理进行了分类,为开发高性能的NiFe LDH基催化剂提供新的见解和方向。此外,催化剂的稳定性,尤其是在高电流密度等技术条件下的稳定性至关重要,但常常被人们忽视。最新的研究表明,NiFe LDH基催化剂在高电流密度下运行一段时间就会出现严重的活性衰减。因此,本综述强调了稳定性问题的重要性,以引起更多研究者对此问题的关注,并分析了NiFe LDH基催化剂的衰减机理,总结和讨论了基于这些衰减机理开发的改善稳定性问题的最新策略。最后,本综述讨论了制备兼具优异催化活性和稳定性的NiFe LDH基的高效催化剂的可能发展方向。

层状双氢氧化物在砷污染水体/土壤修复中的应用研究进展

综述了层状双氢氧化物(LDHs)的结构、特性及其在砷污染水体/土壤修复中的应用研究现状,介绍了共沉淀、水热合成、离子交换、溶胶凝胶、焙烧等LDHs制备方法,以及表面改性、插层、焙烧复原等改性方法。分析了LDHs吸附除砷的机理和影响因素,以及当前在材料合成、优化和应用过程中存在的不足,提出了形成工业化生产工艺、研发选择性和稳定性更强的复合材料、提升在复杂基体中的抗冲击负荷能力、探讨同构置换对层状结构的影响等后续研究方向。

钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)对铅镉砷污染废水的吸附性能及机制研究

重金属污染普遍存在且日趋严重,解决阳离子和阴离子重金属共存的复合污染问题依然是一个严峻的挑战。本研究采用简便的原位共沉淀法制备了钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH),用于去除水中的重金属离子。通过XRD、SEM、FTIR和XPS等表征方法研究CaAl-LDH的制备及其对重金属离子的吸附机理。采用批吸附实验研究CaAl-LDH对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)三种金属离子的吸附能力。结果表明,准一级动力学模型可以很好地拟合CaAl-LDH对三种重金属的吸附。吸附等温线结果表明,与Freundlich模型(R^(2)<0.67)相比,Cd的吸附过程更符合Langmuir模型(R^(2)>0.92)。Langmuir和Freundlich模型都能有效拟合Pb和As的吸附(R^(2)>0.90)。CaAl-LDH对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的最大吸附量分别为786.6、437.2和72.9 mg/g,并且在10 min内能够达到吸附平衡,反应快速高效。CaAl-LDH对铅、镉、砷的吸附机理各异。铅的吸附可能通过表面沉淀实现,而镉的吸附机理为同晶置换。至于As的吸附,可能涉及LDH层间的离子交换。该实验提供了一种对阴、阳离子重金属都具有高效吸附性能的LDH材料,并在重金属复合污染废水治理中显示出一定的应用潜力。

层状双氢氧化物负载生物炭对磷酸盐的吸附性能研究进展

层状双氢氧化物负载生物炭(layered double hydroxides functionalized biochar,LDHs@BC)对水体中磷酸盐具有优异的吸附性能,近年来受到了广泛关注.本文详细介绍了LDHs@BC的制备方法以及制备条件对其理化性质的影响,探讨了LDHs@BC对水体中磷酸盐的吸附性能及机制,并且阐述了生物炭和层状双氢氧化物对磷酸盐吸附的协同作用及其机制,以期通过优化制备工艺参数定向调控LDHs@BC性能,显著提升LDHs@BC对磷酸盐的吸附效率.本文展望了LDHs@BC的应用前景,以期进一步推动LDHs@BC在水体修复中的应用和推广.

层状双氢氧化物在防腐领域应用的研究进展

层状双氢氧化物(LDHs)简单的合成工艺、可灵活设计的结构、经济性、环保性和阴离子交换性强化了它在防腐涂料领域的应用范围。可以通过一种或多种工艺相结合实现LDHs的目标性能,也可以通过表面修饰和内部阴离子置换进行化学改性,增强LDHs的可应用性,满足不同领域的应用需求。主要聚焦了LDHs的合成方法、防腐蚀机理、防腐蚀的实际应用以及局限性和展望,分析归纳了各种合成方法的优点和不足,并对未来LDHs在防腐领域的应用研究提出了一些建议。

钙铝层状双氢氧化物对镉污染农田的钝化修复

农田土壤重金属镉(Cd)富集对农产品的危害极大,且不易去除。钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)为一类层状双金属复合氢氧化物,在土壤修复领域表现出高效、清洁、稳定的特点。选择典型五金加工企业周边Cd污染农田开展应用CaAl-LDH钝化土壤Cd大田试验,连续监测分析土壤Cd形态及稻米籽粒Cd含量的变化,探讨CaAl-LDH对农田Cd的钝化效果。结果显示,相比背景对照田块,施加CaAl-LDH田块土壤离子交换态Cd下降26.71%,残渣态Cd和铁锰结合态Cd分别升高18.49%、5.68%,稻米Cd含量下降68.42%。连续原位监测显示,CaAl-LDH应用于试验区Cd污染农田修复的第2年,稻米籽粒Cd含量降幅仍保持37%以上。

Ag掺杂NiFe层状双氢氧化物应用于电催化析氢研究

开发廉价高效的催化剂是发展电解水产业的关键。层状双氢氧化物(LDH)在电催化析氧反应中表现出优异的性能,但这类催化剂在析氢反应中表现出的电化学性能并不好。本文通过将Ag元素掺杂在NiFe-LDH纳米片阵列中,获得了优异的析氢性能。结果表明,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度达到10 mA·cm^(-2)所需的过电位仅为73 mV,且塔菲尔斜率为61.3 mV·dacade^(-1)。在800 mA·cm^(-2)的大电流密度下过电位仅为493 mV,明显低于商用铂碳催化剂。在长达30 h稳定性测试后仍保持90%以上电化学性能。催化性能的改善归因于Ag掺杂NiFe-LDH使纳米片尺寸减小和比表面积增加,有效提升产氢动力学并改善电子传输,从而优化NiFe-LDH的电催化析氢性能。

层状双氢氧化物在环境修复领域中的研究进展

层状双氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)具有优良的吸附与催化性能。作为一种近年来被环境领域密切关注的新型功能材料,LDHs被广泛应用于去除环境中的各种污染物。本文基于对过去十几年的文献与报道进行了聚类数据分析,介绍了LDHs的制备与改性方法,总结了LDHs在环境领域中的应用。基于LDHs优异的性能,针对污染场景对LDHs进行功能改性,能够实现对特定污染物的去除,解决相应的环境问题。本文详细阐述了LDHs对染料废水、畜禽养殖和制药废水中的染料、抗生素等有机污染物的吸附和降解机制,并探讨了LDHs对采选冶废水中重金属的去除机制以及富营养化水体中氮、磷的治理,展望了LDHs在农田修复和二氧化碳捕集与资源化领域中的应用。本文为LDHs在环境领域中的应用作出较全面的总结,同时指出了LDHs研究目前存在的局限与挑战,为未来研究提供方向与思路。

层状双氢氧化物基电解水催化剂的缺陷工程调控策略

氢气是一种备受关注的潜力巨大的清洁可再生能源.然而,自然界中的氢主要以化合物形式存在,传统的制氢方法存在耗能高和污染严重等缺点.相比之下,电解水制氢具有原料来源丰富、环境友好和可持续等优点,发展潜力巨大.层状双氢氧化物具有独特的分层结构和电子分布、组分灵活可调以及比表面积高等优点,在电催化水裂解领域具有广泛的应用.然而,层状双氢氧化物存在电导率低和活性位点有限等问题,限制了其实际应用.因此,亟需针对以上问题对其进行优化.缺陷工程是一种通过调控材料内部缺陷结构以改善材料电催化性能的有效策略.该策略不仅可以优化层状双氢氧化物表面的微观结构,还可以通过引入空位创造额外的活性位点,达到改善层状双氢氧化物电解水催化性能的目的.本文主要从层状双氢氧化物的结构特性出发,分析了层状双氢氧化物作为电解水催化剂所面临的挑战,即层状双氢氧化物在催化电解水过程中由于活性位点坍塌和相分离所导致的催化活性衰减的问题,以及电导率低和活性位点有限所导致的析氢反应催化性能不理想等问题.并针对性地对层状双氢氧化物的缺陷制造策略进行整理与总结,系统讨论了各个缺陷制造策略的优点和缺点以及各自特点,包括不涉及任何液体溶剂的等离子刻蚀法以及可以定向制造特定价态的阳离子缺陷的碱刻蚀法等.对于同一类的缺陷制造策略,本文也探讨了该种策略近年来的发展,如配位-萃取法从最初的使用简单的金属螯合剂与特定金属离子配位并去除配合物以形成阳离子缺陷,发展到使用同时具有吸电子端和富电子端的有机络合剂,以在层状双氢氧化物上有选择性地同时制造出阴离子缺陷和阳离子缺陷.此外,系统讨论了各种类型的缺陷对层状双氢氧化物电化学行为的影响.通过聚焦不同缺陷类型对层状双氢氧化物催化活性、稳定性、电子结构与形貌组成的优化方式和机理,旨在加深对缺陷介导的层状双氢氧化物的催化机理的理解,在此基础上,阐述了缺陷工程在改善层状双氢氧化物电催化性能方面的优越性.虽然近年来研究者们在层状双氢氧化物的缺陷工程设计和机理研究方面取得了较多成果,但仍存在很多需要进一步研究的问题与挑战.最后本文详细讨论了所面临的问题与挑战,提出了可能的解决思路,并对缺陷工程调控的层状双氢氧化物在电解水领域的发展前景进行了展望.

纳米材料层状双氢氧化物(LDH)对茄二十八星瓢虫dsECR致死效应的影响

纳米材料被视为重要的RNA干扰增效物质。层状双氢氧化物(LDH)是具有生物相容性的可降解纳米材料,可以显著提高dsRNA防控黄瓜花叶病毒的效果。为明确LDH能否提高昆虫RNA干扰的效果,以期促进RNA生物农药在农业害虫防治中的应用和推广,本研究选择茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata的EcR基因进行RNA干扰介导的致死效应研究。将LDH与dsEcR组装形成复合物LDH-dsEcR,利用琼脂糖凝胶电泳确定LDH-dsEcR的最佳装载比例。通过静置法检测LDH-dsEcR的稳定性,借助透射电子显微镜验证其组装状态。采用浸叶法测定LDH-dsEcR的增效性,使用体视镜观察其对试虫形态的影响。结果表明:LDH与dsEcR可形成稳定的复合物,其最佳装载比为16∶1。LDH对茄二十八星瓢虫无毒性,但经LDH与dsEcR处理,部分试虫虫体呈黑褐色,或无法蜕皮化蛹,或维持在预蛹状态。遗憾的是LDH-dsEcR复合物的增效作用不明显,推测昆虫肠道的酸碱度可能是影响LDH-dsRNA增效的因素之一。本研究首次为利用LDH研究昆虫RNA生物农药提供了可观的理论基础。

NiCoMo层状双氢氧化物纳米催化剂的制备及其电催化析氧性能研究

以泡沫镍(NF)为基底,通过一步水热法制备不同镍钴比的层状双氢氧化物(NiCoMo-LDH/NF)纳米催化剂,并借助X射线衍射和扫描电镜对催化剂的物相和形貌进行表征分析,研究催化剂元素组分调控对其电催化性能的影响。通过元素组分的调控,改变催化剂的显微结构,当Ni∶Co=1∶2(摩尔比,下同)时,Ni_(1)Co_(2)Mo-LDH/NF催化剂密集的纳米片结构,有利于活性位点的暴露和中间体吸脱附,以及电荷的快速传输,进而促使析氧反应的进行。电化学测试表明,在1mol/L KOH溶液中,电流密度达到10mA/cm^(2)时,Ni∶Co=1∶2的纳米材料过电势仅为266mV,塔菲尔斜率为82.45mV/dec。此外,经12h的时间-电流稳定性测试后,材料的催化性能和形貌未有明显改变。可见,当Ni∶Co=1∶2时,材料表现出优异的催化活性和稳定性。

用于电解水制氢的镍铁层状双氢氧化物改性研究进展

镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDH)具有独特的化学组成和结构特性,因其价格低廉,比表面积大、层状结构可控,而且表现出较为突出的催化析氧活性,被认为是有开发潜质的非贵金属析氧催化剂。但NiFe-LDH存在电导率低、表面活性位点不足等问题,限制了电子转移效率,影响了析氧反应的进行,目前还无法满足电解水制氢的实用性要求。因此,对NiFe-LDH在合成方法改进和本征活性改进2个方面进行综述,为深入探索NiFe-LDH的合成及应用提供思路,并对NiFe-LDH在电解水析氧反应中的应用发展进行展望。

层状双氢氧化物在干细胞治疗中的应用进展

干细胞作为机体终生存在的细胞,可以进行自我更新并且具有分化为多种不同类型细胞的潜能,目前已广泛应用于组织修复、肿瘤治疗等相关领域。本文总结了层状双氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)在干细胞基础研究与临床治疗中的作用,如LDHs纳米材料可以维持胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)特性,并运用于降低化疗药物毒性,且通过改变离子组合可改善LDHs治疗效率;LDHs纳米材料可促进成体干细胞(adult stem cells,ASCs)分化,在促进骨再生与皮肤愈合、牙科治疗及神经再生治疗等方面表现出优越性,展望了LDHs在干细胞治疗方面的应用前景及所面临的挑战。

镍铁基层状双氢氧化物析氧反应研究进展

近年来,能源危机、环境污染等问题导致了人们对开发高效清洁能源的迫切需求。氢气作为一种具备广泛应用前景的可替代能源,可通过电解水制备。然而,电解水制氢过程主要受制于阳极缓慢的析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)过程。镍铁基层状双氢氧化物(nickeliron layered double hydroxide,NiFe-LDH)由于其具备独特的层状结构、成本低廉、含量丰富且催化性能优异等特点,近年来被广泛研究。综述了通过晶格掺杂、空位缺陷和表面修饰对NiFeLDH化合物进行改性的最新研究进展,简要讨论了改性NiFe-LDH化合物研究过程中遇到的挑战和前景。

层状双氢氧化物在去除水体重金属污染中的应用

水体重金属污染是一个世界瞩目的环境问题。层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)材料是一种有潜力的重金属吸附材料,近年来获得了许多关注和研究。该文通过总结LDHs吸附重金属的机理,综述了近年来LDHs及其改性复合材料,如LDHs/聚合物、LDHs/生物炭、螯合剂插层LDHs、硫化物插层LDHs和磁性LDHs材料等,在水体重金属污染处理中的应用,为LDHs材料在处理水体重金属污染中的应用研究提供参考。

层状双氢氧化物在环境修复中的应用与调控策略

环境污染问题已成为当前突出的全球性挑战,严重威胁人体健康和生态安全,迫切需要开发绿色、高效的修复材料去除环境污染物.层状双氢氧化物(LDHs)是一类天然矿物材料,具有良好的环境兼容性、低廉的成本和灵活的可调控性,而且制备方法简单,适宜于规模化生产,其在污染物的吸附固定、催化降解和相分离方面有着广阔的应用前景.本文总结了LDHs材料的结构、性质和主要的制备方法,综述了近年来LDHs材料在固定和消减环境中磷、氟、重金属、有机污染物和放射性核素等污染物的应用进展,针对LDHs应用中存在的问题,重点分析了材料的性能调控策略并对未来发展方向进行了展望.发展和推广LDHs材料可为环境修复功能材料的研发提供新的思路和方法,从而推动绿色、循环、低碳环境修复产业的持续发展.

镍铁层状双氢氧化物包覆银纳米线作为水裂解双功能电催化剂

镍铁层状双氢氧化物(NiFe-LDHs)是一种高效催化析氧反应(OER)的材料,它的活性优于Ir和IrO2等传统的贵金属催化剂,但是其较差的导电率和材料堆积所导致的活性位点易降解,大大限制了其作为电催化剂方面的应用。而银纳米线(Ag NWs)优良的导电性及较大的比表面积使得Ag NW@NiFe-LDHs核–壳复合材料在电催化方面应用成为可能。基于此,本文提出了利用水热法在已经制备得到的银纳米线上均匀包覆生长一层镍铁层状双氢氧化物材料,显著提高了材料的析氧性能和析氢性能。在50 mA•cm−2的电流密度下,其OER的起始过电位为220 mV,优于大多数报道的镍基催化剂。以银纳米线为核生长的镍铁层状双氢氧化物材料能够暴露更多的活性位点,从而加速水解反应的进行。

层状双氢氧化物即时合成处理含Cr(Ⅵ)废水

利用LDH合成原理 ,提出了即时合成层状双氢氧化物去除Cr(Ⅵ )的新方法 .其基本原理是 ,在废水处理中由于Mg2 +、Al3 +水解共沉淀形成LDH ,Cr(Ⅵ )阴离子优先进入LDH结构层间平衡结构电荷 ,从而使Cr(Ⅵ )阴离子以LDH沉淀的形式被去除 .这一原理已为模拟废水实验和沉淀物结构分析证实 .研究结果表明 ,影响处理效果的因素是Mg/Al比值、pH值以及Cr(Ⅵ )浓度 ,当 pH值为 8 5～ 9、Mg/Al为 1∶1～ 2∶1时Cr去除率最高 ,Mg、Al利用率也比较高 ,出水水质满足工业排放要求 。