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。

不同金属组成的层状双氢氧化物在医药领域的应用进展

层状双氢氧化物是由带正电的金属离子氢氧化物层和插层阴离子组成的具有二维层状结构的纳米材料,广泛用于环境治理等领域。由于制备简便、组成灵活性高、药物装载率高、pH响应型释放、生物相容性和安全性良好等特点,层状双氢氧化物逐渐在抗肿瘤治疗中崭露头角。本文综述了不同金属离子组成的层状双氢氧化物在生物医药领域中的应用进展,并对其在生物医药领域应用的进一步拓宽以及临床转化中存在的挑战进行讨论,以期对层状双氢氧化物递药系统的开发与转化提供参考。

双氢氧化物修饰镍金属网提升电磁屏蔽性能

针对镍金属网在电磁屏蔽中的低吸收效能(SE_(A))和较高反射(SE_(R))问题,通过电沉积方法在镍金属网(NM)表面负载镍铁双氢氧化物(NiFe LDH)纳米片,旨在提升材料的以吸收为主的屏蔽性能。处理后材料的微观结构和电磁特性得到显著改善,尤其是在X波段内实现了优异的56 dB的SE_(A)和2 dB的SE_(R)。同时,NiFe LDH纳米片优化了介电常数、磁导率、衰减常数和阻抗匹配,证明其在电磁屏蔽领域的广泛应用前景,合成简单且成本效益高。

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。

基于层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料的双酚A电化学传感器的构建及应用

采用层状镍/铁双金属氢氧化物/碳纳米管复合材料(NiFe-LDH/CNT)构建了高灵敏度的双酚A(BPA)电化学传感器,探讨了BPA在该传感器上的电化学行为和氧化反应动力学参数。实验结果表明,该传感器在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中对BPA有较强的电催化作用,于0.505 V电位处出现灵敏的氧化峰。利用线性扫描伏安法检测BPA浓度线性范围为0.05~50.0μmol/L,检出限为9.8 nmol/L。该方法用于塑料和纺织品实际样品中BPA的定量检测,回收率在96.0%~105%之间。该传感器成本低、灵敏度高、抗干扰能力强,为检测BPA提供了一种简便有效的方法。

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。

(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物的组装及表征

采用'药物修饰-共组装'法制备了(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物.先用胆酸钠(SCL)包裹羟基喜树碱(HCPT)形成胶束,再与微反应器制备的层状双氢氧化物(LDH)纳米片共组装形成纳米杂化物,其载药量可达12.9%,杂化物中HCPT以高生物活性的内酯形式存在.采用聚乙二醇(PEG)和羧甲基纤维素(CMC)分别对所制备的(HCPT@SCL)-LDH纳米杂化物进行了表面修饰,结果表明,纳米杂化物的分散性得到明显改善;PEG的修饰效果优于CMC,所获得的PEG-(HCPT@SCL)-LDH杂化物的平均粒径可小至约70 nm,具有良好的分散性和药物缓释效果.其药物释放过程可用准二级动力学方程描述,颗粒内部扩散是药物释放过程的控制步骤.

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。

原位合成层状双氢氧化物去除水溶液中重金属氰化物络合物(英文)

以铁氰络合物作为重金属氰化物络合物替代物,通过在含 Fe(CN)_6^(3-) 水溶液中加入 Mg^(2+),Al^(3+),研究了原位合成层状双氢氧化物(layered double hydroxide,LDH)去除废水中重金属氰化物络合物的可行性。详细探讨了 pH 值、反应时间、摩尔比 n(Mg2+)/n(Al3+)和 Fe(CN) 36? 初始浓度对 Fe(CN) 36? 去除率的影响,结合 X 射线衍射探讨了去除机理。结果表明:利用原位合成 LDH 处理废水中重金属氰化物络合物是可行的。实验条件下,影响去除率的最主要的因素是 pH 值,在 pH=9.5 时达到最佳效果。通过 X 射线衍射谱可知:所得固体为 LDH, Fe(CN)_6^(3-) 是嵌入到 LDH 层间被去除的。

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。

超级电容器用金属层状双氢氧化物电极材料研究进展

金属层状双氢氧化物(LDHs)作为具有赝电容特性的电极材料,以法拉第反应机理为基础进行储能,其特殊的层状结构可以提供高比表面积和反应活性位点,从而实现高比容量,是一种理想的超级电容器电极材料.结合近几年的相关文献报道,综述金属层状双氢氧化物电极材料的机理特性、制备工艺、电化学性能,展望其在超级电容器领域的发展趋势.

镍铁层状双金属氢氧化物催化臭氧去除双酚A的试验

采用共沉淀的方法合成镍铁层状双金属氢氧化物,通过X射线衍射(XRD)研究不同镍铁金属摩尔比例对镍铁层状双金属氢氧化物晶型的影响;设计单因素试验,研究催化剂投加量、pH、臭氧浓度、镍铁金属摩尔比例等因素对双酚A(BPA)去除效果的影响;探讨催化臭氧氧化去除BPA的反应机理。XRD图显示当镍铁金属摩尔比为3∶1时,镍铁层状双金属氢氧化物的结晶度最好。试验结果表明:在BPA初始浓度为10 mg/L、pH值为8.2、臭氧浓度为9.0 mg/L、催化剂投加量为0.3 g/L、镍铁金属摩尔比例为3∶1的条件下,含BPA废水的总有机碳(TOC)去除率高达89%。通过羟基自由基抑制剂反应试验,观察到TOC和BPA的去除率均有所降低,说明催化臭氧反应过程中存在羟基自由基氧化作用。

Co-Mn-Al层状双氢氧化物催化臭氧氧化水中有机污染物的活性(英文)

采用共沉淀法制备了Co-Mn-Al层状双氢氧化物,并将其用于以硝基苯为目标污染物的催化臭氧降解反应中.结果表明,Co-Mn-Al层状双氢氧化物存在时,硝基苯的降解和矿化效率较单独臭氧氧化系统显著提高.采用加入羟基自由基捕获剂(叔丁醇)和电子顺磁共振检测(5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物为捕获剂)的间接、直接方法,探讨了Co-Mn-Al层状双氢氧化物是否强化了羟基自由基的生成.结果表明,加入叔丁醇降低了硝基苯的降解效率;电子顺磁共振检出了更强的羟基自由基加成物生成信号.Co-Mn-Al层状双氢氧化物的存在促进了羟基自由基的生成.

聚合物/层状双氢氧化物纳米复合材料的研究与展望

介绍了近年来以聚合物为基体的聚合物／层状双氢氧化物纳米复合材料的研究进展,重点阐述了层状双氢氧化物的合成、改性和纳米复合材料的制备、表征及其性能,并展望了应用前景.

不同层状双氢氧化物对有机硅泡沫阻燃抑烟与力学性能的影响研究

有机硅泡沫(SiF)含大量可燃有机侧链,在燃烧时伴随严重烟毒气体释放,对其进行阻燃抑烟改性十分重要。为了探究不同层状双氢氧化物(LDH)对SiF阻燃抑烟性能的影响差异,本文制备了两种金属元素组成不同的纳米LDH,并将其作为阻燃抑烟改性剂以及增强填料加入到SiF中。发现不同金属元素组成的MgAl-LDH和MgFe-LDH对SiF燃烧行为的影响截然不同。SiF/1MgAl-LDH的LOI值为29.6%,通过UL-94 V-0级,最大烟产生速率(pSPR)值降低42.4%;而SiF/1MgFe-LDH的LOI值为26.6%,无法通过UL-94测试,且pSPR值升高82.7%。以上结果归结于两者在高温条件下生成的金属氧化物对SiF的裂解过程影响不同,其中MgO/MgAl_(2)O_(4)对SiF的热分解起抑制作用,而MgO/MgFe_(2)O_(4)却对SiF的热分解起促进作用。另外,添加1份LDH均可以显著提升SiF的强韧性,包括压缩强度、拉伸强度以及拉伸断裂伸长率。

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。当pH值等于4,吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。

多元层状双羟基金属复合氧化物用作阻燃填料制备阻燃纸

以氯化镁(MgCl2.6H2O)、氯化铝(AlCl3.6H2O)、氯化锌(ZnCl2.6H2O)、氯化铁(FeCl3.6H2O)和碳酸钠(Na2CO3)为原料,采用共沉淀法制备了双羟基金属复合氧化物(LDHs,又称水滑石),包括二元Mg-Al-CO23--LDHs、三元Mg-Al-Zn-CO23--LDHs和四元Mg-Al-Zn-Fe-CO23--LDHs;将LDHs作为阻燃填料,用浆内添加法制备了一系列新型阻燃纸;通过红外光谱(FT-IR)、力学性能、燃烧性能等测试对LDHs和阻燃纸进行了表征。结果表明,采用多元LDHs作为阻燃填料所制备的阻燃纸,阻燃性能得到了明显改善,而且随着LDHs元素的增多,其阻燃性能更好。当三元Mg-Al-Zn-CO23--LDHs用量为30%时,阻燃纸可达到难燃级,氧指数达到25.3%。当四元Mg-Al-Zn-Fe-CO23--LDHs用量25%时,阻燃纸即可达到难燃级,氧指数高于25.0%;当四元-Al-Zn-Fe-CO23--LDHs用量30%时,阻燃纸的续燃时间为5 s,灼燃时间为30 s,炭化长度为95 mm,阻燃纸达到GB/T14656—2009的要求。

石墨烯-层状双氢氧化物纳米复合材料在环境修复中的应用综述

选用石墨烯(G)及层状双氢氧化物(LDHs)两种新型高效纳米材料,合成结构多样、功能丰富的新型复合纳米材料L-G。结合二者各自优势,减少了各自的自聚积效应,提高分散性,对环境污染修复起协同促进作用。文章总结了目前研究中关于L-G复合材料对环境中温室气体CO_2的捕获,以及染料及重金属的吸附去除进展,以期为复合材料的进一步研究开发提供参考。