层状复合金属氢氧化物:结构、性质及其应用

本文评述层状复合金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDH s)的化学及其应用。层状复合金属氢氧化物具有结合紧密的氢氧化物层和处于层间的阴离子,其比较突出的化学性质是可逆的阴离子交换和热分解性质。不过,因为受到氢氧化物层的局限,处于层间的阴离子表现出的特殊化学性质近年来也越来越受到重视。利用上述三个方面的性质,人们发掘了层状复合金属氢氧化物在材料(包括有机无机复合材料)制备、离子交换与有害阴离子脱除、异构体化学分离、化学反应控制、阻燃材料、活性分子储存与缓释、局部化学反应合成、催化剂及催化剂载体等方面的应用。

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。

层状复合金属氢氧化物-聚丙烯酸钠水分散体系的双絮凝现象及机理探讨

研究了聚丙烯酸钠(PAAS)对镁铝型层状复合金属氢氧化物(MgAl-LDH)的胶体水分散体系稳定性的影响.利用总有机碳(TOC)分析技术测定了PAAS在LDH颗粒上的吸附量,并利用ζ电位表征了LDH颗粒的电性质.实验结果表明,在质量分数为1%的LDH水分散体系中加入0.006～2.400mmol/LPAAS,随着PAAS浓度的增加,LDH-PAAS混合体系出现了絮凝-分散-再絮凝变化.同时,随着PAAS浓度的增加,PAAS在LDH颗粒上的吸附导致颗粒ζ电位由正减至0,并进一步负向增加,颗粒间静电斥力先减小后增加,因此体系先絮凝再分散.随着LDH颗粒负电性的进一步增强,未吸附的PAAS引发颗粒间产生的空缺引力成为体系再次絮凝的主要原因.对吸附PAAS的LDH颗粒的红外光谱分析表明,PAAS主要通过—COO-与LDH的相互作用而吸附在颗粒上.

层状复合金属氢氧化物的合成及应用进展

层状复合金属氢氧化物(LDHs)是一类典型的阴离子型层状材料,具有稳定的氢氧化物层和可交换的层间阴离子,在碱催化、催化剂载体、生物医药、离子交换、吸附材料等领域展现出广阔的前景。以LDHs的层状结构和可插层性为线索,综述了LDHs的结构、组成。概括了当前的制备方法并对其优劣性加以比较,从结构的角度分析了LDHs材料的特性,介绍了LDHs在各个领域的应用,展望了其未来发展。

层状复合金属氢氧化物活化过硫酸盐在水处理中的研究进展

层状复合金属氢氧化物因为有着类水滑石结构优势,因此其被应用于活化过硫酸盐在水处理中降有机污染物,并且相关的研究也越来越多。文中,主要就针对层状复合金属氢氧化物活化过硫酸盐在水处理中的研究进展进行综述。

层状复合金属氢氧化物:主客体结构研究进展

近年来,基于层状复合金属氢氧化物(layered double hydroxides,简称LDHs)的主客体插层化学在功能材料的构筑和应用方面得到了学术界和产业界的广泛关注.本文从LDHs材料的层板主体及层间客体的结构、层间客体种类、层板堆积模式等角度总结了LDHs层状结构及主-客体、客-客体相互作用的最新研究进展.

制备不同形貌层状复合双金属氢氧化物研究进展

近年来,基于层状复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)的制备和应用方面研究得到了学术界和产业界的广泛关注。以产物形貌为角度综述了近年来不同形貌LDHs可控合成研究进展,比较分析了三维结构(花状球形结构、空心球、其他特殊形貌)、二维结构及一维结构LDHs制备方法和形成机理,并提出了LDHs形貌可控合成的发展方向。

锂-氧电池用石墨烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究

为有效提升锂氧电池的电化学性能,以钴铝复合金属氢氧化物(Co Al-LDH)作为催化剂,研究其对锂空气电池性能的影响.采用工艺简单、成本低廉的共沉淀法将其与石墨烯复合后,制备出r GO/Co Al-LDH纳米复合材料,并将其应用于锂氧电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、同步热分析和扫描电镜对材料结构进行表征,利用恒流充放电测试、交流阻抗测试(EIS)和线性伏安扫描(LSV)对电池电化学性能进行表征.研究结果表明:制备得到的纳米复合材料可明显提升氧还原反应(ORR)的催化活性,首次放电容量达到2 662 m A·h·g^(-1),与单纯石墨烯相比提高了51.5%,同时充电电位降低了430 m V.循环过程中电池库伦效率较高,电池循环性能得到显著改善.

层状氢氧化物阻燃剂

通过对层状氢氧化物的结构、形貌及其化学性质的叙述,讨论了层状氢氧化物的阻燃性能来源及其优化途径,研究了层状氢氧化物的独特化学性质对高分子材料的催化炭化机制和与其它阻燃剂协同作用,开发不易团聚的层状氢氧化物超细颗粒、无机-无机及无机-有机复合阻燃剂是有关研究的发展方向。

镍、锌和铬复合金属氧化物的电化学制备及对水溶液中硫的光电催化氧化

采用原子转移自由基聚合法,在碳纤维上接枝亚氨基二乙酸修饰的丙烯酸缩水甘油酯聚合物。采用电化学法分别制备了镍、锌和铬的二元和三元复合金属氢氧化物前驱体,经煅烧生成复合金属氧化物。采用傅里叶变换红外光谱,X射线衍射,扫描电子显微镜和电化学技术对材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,此类镍、锌和铬复合金属氢氧化物具有高度晶层状水滑石结构。分别比较了层状复合金属氢氧化物和煅烧后的复合金属氧化物对水溶液中硫离子(S2-)的光电催化氧化,发现煅烧后的镍铬复合金属氧化物对水溶液中的S2-具有较好的光电催化效果。

双金属复合氢氧化物在重金属污染土壤/水修复方面的研究进展

重金属污染土壤/水形势严峻,修复工作迫在眉睫.开发高效率、低成本、易操作的重金属污染土壤/水修复材料及技术极具重要现实意义.类水滑石(又称双金属复合氢氧化物, LDHs)是一类典型的无机层状结构材料.独特的组成及结构特点使得LDHs在重金属离子去除领域表现出良好的应用前景,特别是在原位修复重金属污染土壤领域已实现应用,表现出超稳矿化性能,修复效果显著,同时为重金属污染水修复工作提供了新的思路.本文总结了近年来LDHs作为修复材料在重金属污染土壤/水修复方面的工作,阐述了LDHs材料的结构与性能间的内在关联和作用机理,并对该材料在去除重金属离子方面存在的问题及应用前景进行了汇总和展望.

插层结构抗氧剂对聚丙烯热氧稳定性的影响

将2种层状复合金属氢氧化物插层结构抗氧剂采用双螺杆挤出工艺,按照一定比例添加到聚丙烯(PP)中,得到无机-有机聚合物复合材料样品,然后采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了抗氧剂水滑石的结构,通过氧化诱导时间(OIT)和热重(TG)分析考察新型抗氧剂对PP热氧稳定性的影响,并考察了抗氧剂耐溶剂迁移的效果。结果表明:插层结构抗氧剂的加入可以提升PP的抗热氧老化性能,其中Mg-Al抗氧剂的OIT更长,Zn-Al抗氧剂对PP热稳定性的提升作用更明显,与抗氧剂1010相比,插层结构抗氧剂经乙醇和正己烷浸泡后表现出的耐迁移性效果更好。

高分散LDHs基催化剂制备及硝基化合物还原性能测试——科研转化的综合化学实验

基于科研成果设计了一个综合化学实验——高分散复合金属氢氧化物(LDHs)基催化剂可控制备及硝基化合物还原性能测试。实验内容涉及无机功能材料和催化材料合成实验,催化材料晶体结构、形貌、化学键表征,催化反应性能评价和动力学研究等。通过实验的设计开展,促使学生初步掌握科学研究方法,增强学生独立思考、探索创新的意识,培养学生科研动手能力以及利用所学化学知识解决实际问题的能力,为新时代高素质、创新型复合人才的培养起到推动作用。

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。

新型插层结构无卤阻燃材料研究进展

针对含卤阻燃材料的危害及其使用限制,介绍了具有应用前景的新型插层结构无卤阻燃材料的研究现状。该插层结构无卤阻燃材料基于层板组成的可调变性以及层间阴离子的可交换性,可将具有阻燃性能优异的功能客体插层组装到层间,层板和层间多种阻燃机理协同作用。该材料不仅具有高效的阻燃效果,而且具有优异的抑烟性能。

基于CaAl-LDHs前体的蒽醌降解物再生固体碱催化剂

以尿素为沉淀剂,采用水热合成法在球形γ-Al_2O_3载体表面原位合成Ca Al-NO_3-LDHs(LDHs:层状复合金属氢氧化物),焙烧后得到Ca Al-LDO/γ-Al_2O_3固体碱催化剂(LDO:层状双金属复合氧化物)。采用XRD,SEM,BET,CO_2-TPD方法对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对蒽醌降解物的再生性能。表征结果显示,当Ca O负载量低于20%(w)时,催化剂仍保持较高的比表面积和丰富的孔结构,且表面碱量随Ca O负载量的增加而增加;当Ca O负载量超过20%(w)时,催化剂的比表面积减小,孔道被堵塞,表面碱量降低。实验结果表明,Ca O负载量为20%(w)的0.20-Ca Al-LDO/γ-Al_2O_3催化剂对蒽醌降解物的再生性能最佳,与浸渍法制备的0.20-Ca O/γ-Al_2O_3和水热合成法制备的0.20-Mg Al-LDO/γ-Al_2O_3催化剂相比,0.20-Ca AlLDO/γ-Al_2O_3催化剂的蒽醌降解物再生活性分别提高了76.9%和18.0%。

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。

LDH的制备及其对水环境中低含量磷的吸附研究

用共沉淀法制备了Mn-Fe-LDH、Mg-Mn-LDH、Ca-Fe-LDH,采用环境扫描电镜和傅立叶变换红外光谱仪对材料进行分析,研究其对水中磷酸根的吸附性能和机制。结果表明,材料孔隙结构发达,是良好的吸附材料;与吸附前的LDH相比,吸附后的3种材料红外光谱都出现了P-O振动吸收峰,从而验证了有磷酸根离子作为附加阴离子进入LDH层间;材料用量1 mL,处理质量浓度2 mg/L的40 mL磷溶液,处理时间1 h,此时Mn-Fe-LDH、Mg-Mn-LDH、Ca-Fe-LDH对磷的去除率分别达到了97.41%、82.41%和97.00%;共存离子对材料的除磷效果有不同程度的影响。

LDHs功能材料在建筑领域的应用研究进展

层状双(或复合)金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)是一类具有特殊结构与功能的新型层状材料,因其独特的组成结构可调变性及记忆效应等特性使其在诸多领域获得广泛的研究和应用。综述了LDHs材料的组成、结构和性质以及近年来LDHs功能材料在混凝土、涂料、保温材料及其他建材中的应用进展。讨论了LDHs材料的特点和应用机理,并分析了当前LDHs材料存在的制备成本高、制备工艺条件苛刻、剥离困难及插层组装定位取向和机理分析不够成熟、用途较单一等问题。最后对LDHs在超分子功能材料及剥离重组等方面的开发使用进行了展望。