层状双羟基氢氧化物及其衍生物在锂硫电池中的应用

锂硫电池具有超高的理论能量密度、较低的材料成本,是极有前途的下一代储能体系。但硫导电性差、充放电过程中的穿梭效应、体积膨胀、负极锂枝晶等问题造成锂硫电池的比容量低、容量衰减严重、库仑效率差,影响了其实际应用。层状双羟基氢氧化物(LDHs)是一种二维材料,具有可调节的插层结构、可控的表面化学性质和独特的拓扑转换特性,作为储能材料受到了广泛的关注。LDHs对多硫化物具有良好的约束能力,作为锂硫电池正极硫载体可以高效吸附和催化充放电过程中产生的多硫化物,减少多硫化物的迁移,加快氧化还原反应动力学,从而提升锂硫电池的电化学性能。此外,二维LDHs可涂覆于隔膜作为正极与隔膜间的中间层,通过物理作用阻挡多硫化物向负极的迁移,抑制穿梭效应;LDHs用于锂负极可以促进金属锂的均匀成核和沉积。目前LDHs在锂硫电池中应用广泛,本文综述了LDH及其衍生物在锂硫电池中的应用优势,介绍了其在锂硫电池正极、中间层、负极中的应用现状,指出了LDHs材料在锂硫电池中的发展方向。

层状双羟基氢氧化物的结构表征及对PVC的热稳定作用

用 XRD、TEM和 TG方法对水滑石类镁铝层状双羟基氢氧化物 (LDH)进行了结构表征和热分解特性研究 ,用 TG、FT- IR方法研究了 LDH对 PVC的热稳定作用。结果表明 ,该种无机晶体材料具有层状结构 ,在 1 80℃煅烧 ,层状结构保持不变 ;在 5 0 0℃煅烧 ,转变为复合金属氧化物 (LDO)。LDH与有机锡共用 ,对 PVC产生协同稳定作用。分解反应的平均表观活化能为 1 1 7.3k J/ mol,热稳定机理可能来源于 LDH层间 CO2 -3 与 PVC分解放出

层状双羟基氢氧化物(LDH)的表面有机化研究

采用成核晶化隔离法合成MgAl CO32-型层状双羟基氢氧化物(LDH),并用不同偶联剂对其进行了表面有机化改性研究。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、X光电子能谱(XPS)、激光粒度分析和透射电镜(TEM)等手段探讨了偶联剂与LDH表面作用的原理。结果表明:硅烷偶联剂和铝钛复合偶联剂均可实现LDH的表面有机化,其中硅烷偶联剂AG 102的改性效果最好,而且用它改性的LDH在PVC中的团聚小,并具有较好的分散性,是一种理想的LDH表面改性剂。

层状双羟基复合金属氢氧化物/废胶粉改性沥青的性能及老化机理

以层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)及废胶粉(CR)为改性剂,采用熔融共混法制备了LDHs/CR复合改性沥青。通过原子力显微镜、离析实验、旋转薄膜烘箱老化实验(RTFOT)、室内加速紫外老化试验及紫外可见分光光度计(UV-Vis)等实验方法,对复合改性沥青的性能进行了研究,并初步探讨了改性剂与沥青的相互作用机理。结果表明,LDHs的掺入使得废胶粉在沥青中分散得更均匀且胶粉颗粒的平均粒径更细小;相比于基质沥青,复合改性沥青的高低温性能得到很大的改善;随着LDHs掺量增加,LDHs/CR复合改性沥青的离析软化点差值由9.2℃减小到1.3℃,储存稳定性大幅提升;与废胶粉改性沥青相比,LDHs/CR复合改性沥青的抗老化性能(尤其是抗UV老化性能)得到明显改善。

双羟基金属氢氧化物负载的金催化剂的稳定性

以3种层板组成的层状双羟基金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）为载体,制备了负载型金催化剂样品（Au/MgAl-LDHs,Au/ZnAl-LDHs和Au/MgFe-LDHs）,借助X射线衍射、透射电子显微镜和光电子能谱,表征了金催化剂样品的物性,研究了催化剂样品在CO常温催化氧化反应中的活性及稳定性。结果显示,LDHs载体表面的金以金属态存在,其粒径1~5 nm,在常温下,金催化剂对CO的转化率达100%。另外,金催化剂在使用过程中失活的主要原因是载体晶体结构不稳定：晶体结构的坍塌使载体表面的纳米金颗粒被覆盖,导致表面金含量降低而失活。此外,LDHs的层状结构坍塌也削弱了载体与纳米金颗粒之间的相互作用,使得纳米金颗粒因迁移、聚集、长大而失活。催化剂的稳定性顺序由大到小依次为Au/MgAl-LDHs,Au/ZnAl-LDHs和Au/MgFe-LDHs,稳定性的差异与LDHs层板的电荷密度有关,电荷密度最大的MgAl-LDHs负载的金催化剂稳定性最高,连续使用69 h后,CO的常温转化率仍能保持100%。

层状前体法制铜基复合金属氧化物及结构研究

采用共沉淀法制备了层板含摩尔比1/1/1的铜锌铝碳酸根型类水滑石(CuZnAl-LDHs).通过XRD、FTIR、TEM、SEM-EDS、低温氮气吸-脱附实验、TPR及XPS等研究手段对LDHs及其在773K的焙烧产物的晶相组成、结构和表面化学状态进行了分析.结果表明,在其焙烧产物中均存在一定形式相互作用的含Cu、Zn和Al的复合金属氧化物,层状前体的结构特征决定了其焙烧产物的物化性能.在对焙烧产物的苯酚催化氧化性能的研究中发现,它们具有较强的催化活性,这与其表面催化活性中心Cu2+离子的化学状态和分布状态密切相关.

水滑石在渗透汽化领域的应用进展

渗透汽化技术因其高效和环保性引起了广泛关注,尤其在液体分离领域。高选择性渗透膜材料设计的主要目标是提升膜的选择性、渗透性和稳定性。混合基质膜将无机填料均匀分散于聚合物基质中,形成有机-无机杂化复合材料,以增加制备高性能渗透汽化膜的可操作性和灵活性。具有层状结构的水滑石由于连续片层可以减少扩散路径,在聚合物基体内可能构建出分子筛通道,从而提高膜的分离效果。

柱撑型钒基催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢催化性能

以人工合成的3种不同层板组成的层状双羟基金属氢氧化物MgAl-CO3-LDHs、CoAl-CO3-LDHs和NiCrCO3-LDHs为载体,以偏钒酸钠NaVO3为柱撑剂和钒前体,采用离子交换法制备了钒柱撑的催化剂样品(MgAlVO、CoAlVO和NiCrVO),通过XRD、FTIR、XPS和Raman等手段表征了样品的物相、钒物种的存在形态以及钒的价态,以丙烷氧化脱氢制丙烯为模型反应,表征了所制备的催化剂样品的催化性能,着重探讨了LDHs载体的层板组成以及钒的含量对催化剂样品中的钒氧物种存在形态及其丙烷氧化脱氢催化性能的影响。结果表明:以20%理论含量的钒柱撑MgAl-CO3-LDHs所制备的催化剂样品20%MgAlVO对丙烷氧化脱氢反应的催化性能较好,当反应温度为560℃时,丙烯收率可以达到11.3%,Raman光谱显示该催化剂样品中的钒以Mg3V2O8和α-Mg2V2O7两种形式共存,且晶格氧O2-和吸附氧O-所占的比例较为均衡,有利于获得较好的丙烷氧化脱氢催化性能,而在同样条件下制备的催化剂样品20%CoAlVO和20%NiCrVO中的钒物种只观察到分别以Co3V2O8和Ni3V2O8存在的正钒酸盐,前者对丙烯的收率不到8%,后者甚至完全得不到丙烯。

纳米金催化剂Au/ZnAl-LDHs的制备及在CO常温氧化反应中的活性及稳定性

以人工合成的双羟基金属氢氧化物ZnAl-LDHs为载体,将预先制备的金溶胶通过静电吸附的方式负载到载体上,获得了纳米金催化剂Au/ZnAl-LDHs,用X射线粉末衍射（XRD）表征了催化剂的物相,用透射电镜（TEM）观察了纳米金颗粒的粒径分布,以CO的常温催化氧化为模型反应,分别考察了金溶胶制备过程中金前体HAuCl4·6H2O的浓度和还原剂THPC的用量、负载过程的pH值以及金的负载量等因素对金催化剂的活性和稳定性的影响。结果表明：在制备金溶胶的过程中,降低HAuCl4·6H2O的浓度并提高还原剂THPC的用量,可以制备出粒径分布处于1-7nm之间、平均粒径仅3.87nm的负载型纳米金颗粒,其对CO的常温转化率为100%,且其催化活性的稳定性明显提高;而在金溶胶的吸附负载过程中,使体系的pH值处于6-7的范围,有利于金溶胶在ZnAl-LDHs载体上的吸附负载,从而得到实际负载量更接近理论负载量的金催化剂样品,当金的实际负载量接近1%（质量分数）时,能够确保对CO的常温氧化转化率达到100%。

MgFe-Cl-LDHs的合成、结构及其插层组装性能研究

合成出了层间含Cl-的MgFe型层状双羟基氢氧化物(MgFe鄄Cl鄄LDHs),通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT鄄IR)、热重及差热分析(TG鄄DTA)和元素分析等手段对其组成和结构特征进行了分析。研究表明:在共沉淀条件下,可制得晶体结构规整的MgFe鄄Cl鄄LDHs,且其结构规整性随组成中Mg2+/Fe3+物质的量比的增大而增强;LDHs层板六配位的金属离子与层板羟基层、层板羟基层与层间结构水的相互作用不随Mg2+/Fe3+物质的量比的改变而改变,而层板主体与层间客体阴离子之间的静电引力随Mg2+/Fe3+物质的量比的增大而降低。另外,其超分子结构特征使层间Cl-能与有机阴离子CH2CHC6H4SO3-和CH3(CH2)11SO3-发生离子交换,形成以双分子层垂直于层板的交错有序的排布结构模式。

LDHs耐紫外老化沥青的光学与老化性能研究

采用熔融共混法制备了层状双羟基复合金属氧氧化物LDHs耐老化沥青,研究了LDHs对沥青耐老化性能的影响。制备了LDHs耐老化沥青薄膜,通过沥青薄膜光学性能研究揭示了LDHs与沥青的作用机理。结果表明,LDHs可有效提高沥青的抗紫外老化性能。

磷钨杂多阴离子P2W18O626-插层水滑石的制备

采用离子交换法,以镁铝硝酸根型水滑石(MgAl-NO3-LDHs)为前体,利用其独特的层状结构,进行了磷钨杂多酸阴离子P2W18O626-插层水滑石的制备研究,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DTA)和紫外-可见光谱(UV-vis)等手段对样品结构进行了分析.结果表明,离子交换法制备得到了磷钨杂多酸阴离子P2W18O626-插层水滑石产物(MgAl-P2W18O626-LDHs),插层产物保持了原有的层状结构,且合适层板Mg2+/Al3+有利于形成晶体结构规整的插层产物.

制备工艺对LDHs-SBS改性沥青性能的影响研究

采用熔融混合法制备了层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)-SBS改性沥青,研究了共混温度、共混时间和分散方式等工艺条件对LDHs-SBS改性沥青性能的影响,确定了LDHs-SBS改性沥青适宜的制备工艺条件,并探讨了分散方式与LDHs-SBS改性沥青耐老化性能之间的关系。

沥青抗紫外光老化方法研究进展

沥青的抗紫外光老化性能是影响沥青路面长期服役寿命的重要因素。随着国际上长寿命沥青路面理念的提出,为保证沥青路面具有良好的长期服役性能,亟需提高沥青的抗紫外光老化性能。总结归纳了国内外常见的沥青抗紫外光老化方法,评价了不同方法对沥青抗紫外光老化性能的改善效果,并论述了每种抗紫外光老化方法的优缺点及改进措施,以期为提出更加高效的沥青抗紫外光老化措施提供一定的借鉴意义。这对于我国强紫外线辐射地区沥青路面的建设与使用具有重要的理论与现实意义。

耐老化弹性体改性沥青的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)/弹性体改性沥青,研究了LDHs对弹性体改性沥青耐紫外光老化和耐热氧老化性能的影响。结果表明,LDHs可显著提高弹性体改性沥青的耐光热老化性能。

有机LDHs的制备及其对沥青抗紫外老化性能的影响

增强层状双羟基复合金属氢氧化物(LDHs)与沥青相容性是提高沥青耐紫外老化性能的关键之一。采用2种有机阴离子型紫外吸收剂(对氨基苯甲酸PABA和肉桂酸CA)作为阴离子插层剂,利用LDHs层间阴离子可交换特征,将其插入LDHs层间制备出有机LDHs(CA-LDHs和PABA-LDHs)。通过测试表征和结构模拟分析了有机LDHs的结构和性能,LDHs经CA和PABA插层后,其层间距扩大,层间原CO_(3)^(2-)被有机阴离子所替代,使得有机LDHs对波长范围在200~300 nm紫外光的吸收能力可以达到LDHs的8倍以上。采用掺量为3%的有机LDHs对基质沥青进行改性并对改性沥青的紫外老化前后的物理流变性能进行分析,结果表明,与LDHs相比,有机LDHs进一步提高了沥青的抗紫外老化能力。

填料对LDHs/SBS改性沥青涂盖料老化性能的影响

分别采用滑石粉、粉煤灰作为填料,制备了LDHs(层状双羟基复合金属氢氧化物)/SBS改性沥青涂盖料,研究了填料对LDHs/SBS改性沥青涂盖料物理性能和老化性能的影响。结果表明:以滑石粉为填料的LDHs/SBS改性沥青涂盖料具有更高的软化点,表现出较好的耐热性;而以粉煤灰为填料的LDHs/SBS改性沥青涂盖料具有更好的低温柔性,且经过紫外老化和热氧老化后,其软化点增量和低温柔度降低量均小于以滑石粉为填料的LDHs/SBS改性沥青涂盖料,表现出更好的耐低温性能和耐紫外光、热氧老化性能。