层状双金属氢氧化物(LDHs)对SBS改性沥青抗老化性能的影响研究

为了增强SBS改性沥青(SMB)的抗老化性能,利用层状双金属氢氧化物(LDHs)的独特结构对SMB进行改性。研究了LDHs对SMB的物理性能、高低温流变性能和化学结构的影响规律。研究结果表明:LDHs的加入有助于提高SMB的弹性性能,提升SMB的高温稳定性能;老化后,沥青分子发生氧化反应导致SMB中含氧官能团(S=O和C=O)含量增加,同时SBS分子链发生断裂引起SMB中碳碳双键官能团(C=C)含量减少,这些变化使SMB的物理性能、高温抗车辙性能和低温抗疲劳开裂性能发生劣化,导致其变硬变脆;LDHs的加入可以阻止沥青分子的氧化反应和SBS分子链断裂,减缓沥青分子的老化和SBS老化降解,减轻老化对SMB物理性能和高低温流变性能的破坏,增强SMB的抗老化能力,为建设长寿命的SMB路面提供技术支持。

层状双金属氢氧化物(LDH)去除磷酸盐的性能研究

我国水体特别是湖泊的富营养化与氮磷营养盐的超标排放有关.如果集中式污水处理厂的除磷效果不理想,将易引发尾水总磷超标,因此对污水处理厂二级处理过程的效能挖潜是当下污水处理厂提标改造的重点.层状双金属氢氧化物(LDH)是新型纳米吸附剂,可实现水体中磷元素的高效去除.研究中采用共沉淀法制备Mg/Al层状双金属氢氧化物(Mg/Al-LDH)及其煅烧产物(Mg/Al-LDO),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和Zeta电位等方法表征其组成和微观形貌,借助吸附动力学和吸附等温线探究Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO对磷酸盐的吸附特点和作用机理.结果表明:①当磷酸盐的初始质量浓度为10 mg/L(以P计)时,Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO对磷酸盐的吸附在2 h内快速增加并完成90%的吸附率,且它们的拟二级动力学模型(R^(2)值均大于0.999)比拟一级动力学模型能更好地模拟磷酸盐吸附过程,因而可以认为Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO的除磷过程主要通过化学吸附或化学键合来实现.②由于Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO的等温吸附数据更符合Langmuir等温吸附模型(R^(2)值均大于0.994),说明溶液中的磷酸根应以单分子层方式吸附在Mg/Al-LDH或Mg/Al-LDO上,它们在298 K下的最大饱和吸附量分别为84.5和122.7 mg/g.③Mg/Al-LDO在pH为3.0~11.0范围内具有的界面正电性,以及吸附磷酸盐后部分恢复原有层状结构的能力,使得Mg/Al-LDO在宽pH范围内具有比Mg/Al-LDH更强的脱磷能力.研究显示,Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO可实现含磷水样的高效快速去除,从而为今后市政污水处理技术的革新提供新思路.

赤泥基层状双金属氢氧化物合成工艺及应用

赤泥是铝土矿炼制氧化铝过程中产生的高碱性废料,随着铝工业的高速发展,世界范围内赤泥年排放量已严重超过环境负荷,造成了巨大的处置压力和污染风险,赤泥的高效资源化利用迫在眉睫。由赤泥制备层状双金属氢氧化物(LDH)是当前国内外重点关注的一个循环路径,具有大规模工业化潜力。文章论述了赤泥基LDH合成工艺及应用研究进展,发现其主要的合成工艺有共沉淀法、煅烧水化法和机械化学合成法,合成的赤泥基LDH类型受铝土矿成分及冶炼工艺影响显著。赤泥基LDH通常被用作吸附剂去除水体无机阴离子及捕获CO_(2),同时也是一种新型环保型无卤阻燃添加剂。赤泥基LDH还是一种优异的光催化剂,赤泥中杂质(Fe_(2)O_(3))的引入导致局部构筑异质结构,有利于光敏电子和空穴物种的分离与传递。最后文章提出如下展望:(1)在双碳目标背景下,赤泥基LDH的制备符合“循环经济”等可持续发展目标,具有实际的大规模应用潜力,未来应大力推进合成及应用方面的研究;(2)未来应重点研究如何进一步优化合成工艺,提高产率,增强可持续性(如引入其他废弃物作为二价金属源),提高合成专一性,以及如何降低赤泥基LDH在应用过程中的环境风险;(3)明晰LDH结构与应用效果的“构效关系”,针对赤泥基LDH非纯净体系这一特性,扬长避短,发挥异质结构的优势,实现更高效的应用。

层状双金属氢氧化物(LDHs)吸附工艺对水中铬去除的试验研究

铬是现代工业生产排放过程中常见的污染物质,通常存在于水体和土壤等介质中,对人类和其他生物会造成危害。该文对层状双金属氢氧化物(LDHs)类材料去除水中铬的研究进展进行了总结。比较了不同LDHs类材料及改性后LDHs类材料去除铬的机制、影响因素及焙烧、复合等手段改性对LDH的结构及吸附性能的改变。改性后的LDHs材料的物理特性(如比表面积等)得到提升,同时吸附性能也得到改善。LDHs类材料吸附铬的主要机制为离子交换、溶解再沉淀、重构等。

LDHs覆膜改性活性炭对水中磷的吸附特性研究

采用水热共沉淀法合成两种层状双金属氢氧化物(MgAl-LDHs和MgFe-LDHs)覆膜于活性炭,并研究了其对水中磷的吸附特性。结果表明,在pH=7、温度为298.15 K、吸附时间为4 h时,MgAl-LDHs和MgFe-LDHs改性基质对磷酸盐最大理论吸附容量分别为3.158 mg/g和4.557 mg/g。吸附过程更加符合Langmuir等温模型和拟二级动力学吸附模型,以均匀单分子层化学吸附为主。当磷酸盐初始浓度为0.5 mg/L和2 mg/L时,MgAl-LDHs改性基质的饱和吸附容量接近MgFe-LDHs改性基质的2倍,MgAl-LDHs改性基质更适合作为吸附剂。LDHs改性基质吸附磷酸盐的热力学参数ΔG_(0)<0、ΔH_(0)<0,说明吸附过程是自发的放热过程,低温更有利于提高吸附效果。

LDHs衍生阵列催化剂在吸收增强式甘油水蒸气重整制氢的应用前景展望

对吸收增强式甘油水蒸气重整(SESRG)制氢反应网络及热力学特性、Ni-Ca基催化-吸收双功能催化剂研究进展及面临的挑战进行归纳总结,系统分析Ni基催化位点、Ca基吸附位点失活机理及改性手段。结合层状双金属氢氧化物(LDHs)材料和阵列催化剂独特的结构优势和物化特性,提出设计研发LDHs衍生阵列催化剂是提高Ni-Ca双功能催化剂反应活性和稳定性的有效手段,并对其在甘油高效稳定制氢领域发展前景进行展望。

米粒型氯插层NiFe层状双金属氢氧化物作为新概念氯离子电池正极材料

以卤素氯离子为载荷离子的新概念氯离子电池(CIBs)被认为是“下一代”大规模、高安全电化学储能设备的有力竞争者。层状双金属氢氧化物(LDHs)因具有高的储氯容量与稳定的层状拓扑结构,被视为一类极具发展前景的CIBs正极材料。本工作以MOFs材料MIL-88A为模板前驱体,采用先水解后离子交换的两步法,制备了具有米粒形貌的氯离子插层NiFe LDH纳米多面体(g-NiFe-Cl LDH),其具有高于常规NiFe LDH纳米片两倍的比表面积。这种纳米多面体g-NiFe-Cl LDH材料能够克服一般LDHs纳米片层板间易堆积的本征缺陷,增大材料电化学活性位点暴露率,提高其与电解液的有效接触面积,促进氯离子扩散动力学,最终实现其储氯性能的强化。将g-NiFe-Cl LDH作为CIB正极材料时,电池表现出286.1 mAh/g的最大放电比容量,且在经过200次充放电循环后仍可保持155.3 mAh/g的稳定放电比容量,为常规NiFe-Cl LDH纳米片的两倍。同时,g-NiFe-Cl LDH基CIB的储能机理也被揭示:充电过程中,g-NiFe-Cl LDH正极中的氯离子从层间脱出,其主体层板中的双金属Ni^(3+)/Fe^(3+)被还原成Ni^(2+)/Fe^(2+)。考虑到LDHs材料简单的制备过程和高度可调的化学组分,本工作为设计具有高容量输出和长循环寿命的CIBs正极材料提供了新的思路。

层状双金属氢氧化物对高黏沥青耐久性能影响研究

为了提升高黏沥青的耐久性,采用层状双金属氢氧化物(LDHs)对其进行改性,并研究了LDHs对高黏沥青老化前后的物理性能、温度敏感性以及低温流变性能的影响。研究结果表明,老化导致高黏沥青性能显著劣化,黏弹性发生破坏,弹性行为明显增加,黏性行为显著减弱;相比于未改性高黏沥青,LDHs的掺入明显抑制了老化对高黏沥青物理性能、温度敏感性、低温流变性能的破坏,增强了高黏沥青的耐久性,使其在老化过程中能够保持较好的物理流变性能。

几种层状化合物对六价铬吸附性能的对比与讨论

柱撑蒙脱石和有机蒙脱石对Cr(VI)的吸附容量分别为8.9和3.7mg/g,二者在吸附容量上的差别主要和它们的表面性质有关.双金属氢氧化物(LDH)结构层之间的CO3(2-)离子难以被Cr(VI)交换,其吸附容量为11.3 mg/g.双金属氧化物(LDO)能够从水溶液中获取阴离子和水分子,并恢复重建LDH的结晶结构,它对Cr(VI)的吸附属化学吸附,其吸附容量在一般条件下为73 mg/g.通过抑制溶解CO2对LDO吸附反应的干扰,它对Cr(VI)的吸附容量可达理论值.

层状双金属氢氧化物晶粒尺寸的控制

以Mg(NO3) 2 ·6H2 O、Al(NO3) 3·9H2 O、NaOH和Na2 CO3为原料 ,采用旋转液膜反应器成核后制备层状镁铝双金属氢氧化物 (LDH)。由晶化温度、晶化过程过饱和度、成核过程过饱和度等对LDH晶体结构及晶粒尺寸的影响实验发现 ,适当降低晶化温度和减小晶化过程过饱和度有利于制备小粒径的LDH ;当盐溶液中的 [Mg2 +]在 0 1～ 1 6mol/L范围时 ,LDH的粒径随 [Mg2

水热法合成纳米层状双金属氢氧化物

以硝酸镁、硝酸铝和氨水为原料,采用水热法合成层状镁铝双金属氢氧化物(Mg2-Al-NO3-LDH)。通过L9(34)正交实验,探讨原料浓度(C metal=C Mg2++C Al3+)、成核反应时间(t1)、水热反应温度(T2)、反应时间(t2)等条件对层状双金属氢氧化物(LDH)粒径尺寸及分布的影响。通过激光粒度分析、X射线衍射分析、FT-IR图谱对产物的粒径分布、晶型、组成结构等进行了表征。结果表明,在C metal=0.03 mol/L,t1=35 min,T2=80℃,t2=17 h的条件下,可制备出理想的纳米级LDH。

离子型层状化合物制备及应用研究

简单介绍离子型和非离子型两类层状化合物的结构和性能,重点概括了以 LDH为代表的阴离子型层状化合物和以α 磷酸盐为代表的阳离子型层状化合物的制备以及研究进展。

氧化铁/层状双金属氢氧化物复合材料的制备

制备由不同结构单元组成的复合材料是提高材料性能的一种有效方法。分别采用两种方式(双滴共沉淀法和LDHs层板附着生长法)制备Fe_3O_4/层状双金属氢氧化物(LDHs)复合材料。利用X-射线衍射、电子显微分析和红外光谱等测试方法研究了LDHs和Fe_3O_4的复合方式对复合材料形貌、粒径和结晶性能的影响。同时对比分析了两种制备方案得到的Fe_3O_4/LDHs复合材料生长规律。实验结果表明,采用双滴共沉淀法制备的Fe_3O_4/LDHs复合材料具有层状结构和良好的结晶性。

表面活性剂对Mg-Al层状双金属氢氧化物生长影响

通过选择三种表面活性剂:非离子表面活性剂(聚乙烯吡咯烷酮)、阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠)、阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)制备Mg-Al-LDHs材料,研究了表面活性剂的种类、浓度等因素对Mg-Al-LDHs生长的影响.利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等分析技术研究了Mg-Al-LDHs材料的结构、形貌和尺寸.初步研究了Mg-Al-LDHs生长的最佳条件.实验结果表明:表面活性剂的加入不改变Mg-Al-LDHs的层状结构,但是改变其结晶性和晶胞参数;表面活性剂浓度的增加使颗粒尺寸增大,结晶性增加;不同类型的表面活性剂使Mg-AlLDHs呈现束状、花簇状等不同的形貌.

ZnAl-LDHs覆膜改性湿地基质强化氮磷吸附性能

传统湿地基质存在吸附作用单一的缺陷,采用LDHs覆膜定向改性具有一定氨氮吸附优势的人工湿地基质,通过冷场发射扫描电镜、X射线衍射仪对改性基质进行物理表征,研究无机磷(In-P)溶液初始浓度、吸附时间等因素对改性基质吸附In-P的影响,结合吸附等温线和吸附动力学分析除磷特性及吸附机理。结果表明,ZnAl-LDHs改性蛭石拟合得到的最大吸附量达74.239 mg/g,高于同类改性的沸石(4.133 mg/g)和砖渣(11.937 mg/g);吸附强度和吸附容量(K f=5.022)均大于改性沸石(0.633)和改性砖渣(0.971);ZnAl-LDHs改性基质对In-P的吸附动力学与准二级动力学模型拟合度(R2>0.980)更高,以化学吸附为控制步骤的吸附过程为主。利用蛭石进行ZnAl-LDHs覆膜改性可实现氨氮与In-P的同步高效吸附,有望弥补传统人工湿地基质吸附功能单一的不足。

二维层状双金属氢氧化物在去除磷酸盐中的应用

层状双金属氢氧化物(LDH)是磷酸盐去除的良好吸附剂,具有表面易改性、电荷可调、层间距可控、吸附能力强和吸附速度快的特点,能够有效解决水体富营养化问题。本文从LDH除磷性能的优化出发,综述了LDH的结构特征、除磷机理、制备方法、剥离方法的前沿理论和应用案例;基于目前LDH用作磷酸盐吸附剂面临着易团聚、胶体溶液不稳定、性能受控于pH以及难回收等问题,分析了磁性LDH、生物炭/LDH、GO(rGO)/LDH等复合材料的复合方法和性能改进方案,指出了LDH复合改性和LDH膜材料的研究新趋势,以及主要研究重点与热点。希望本文能够为LDH在水处理领域的研究提供新思路,为深入优化LDH吸附和膜分离性能提供理论支持和方向引导。

纳米层状双金属氢氧化物的制备及光催化性能研究进展

半导体光催化剂因其高效、生态友好、成本低等优点,可用于解决能源与环境问题。层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类由两种或两种以上金属阳离子组成的金属氢氧化物,结构由主体层板和层间的插层阴离子及水分子相互交叠构成。LDHs纳米材料具有带隙可调、比表面积大、种类多样、成本低廉并且易与其他材料复合实现功能化等优点,因此LDHs纳米材料在光催化领域中表现出良好的应用前景。本文系统综述了近年来LDHs纳米材料的制备方法及其在光催化分解水制氢、吸附和降解有机染料,以及光催化还原二氧化碳等光催化领域的最新研究进展,为未来高性能LDHs基纳米催化材料的制备及催化性能调控提供了一定的参考。

ZnAlTi型层状双金属氢氧化物光催化降解亚甲基蓝的研究

层状双金属氢氧化物(Layer DoubleHydroxides简称LDHs)作为一类阴离子型层状化合物,也被称为阴离子粘土(Anionic Clays)或水滑石类化合物(Hydrotalcite-like Compounds简称HTlc)(Goh等,2008)。

Ni-Fe层状双金属氢氧化物的制备及性能研究

采用水热法制备了Ni-Fe层状双金属氢氧化物(Ni-Fe LDHs),研究了反应温度、反应时间、镍铁比和柠檬酸三钠用量对Ni-Fe LDHs生长的影响,并研究其对甲基橙和亚甲基蓝的吸附性能。利用X-射线衍射、扫描电镜和交变梯度磁强计等测试方法研究了工艺条件对Ni-Fe-LDHs形貌、粒径、结晶性和磁性能的影响。实验结果表明:延长反应时间或升高反应温度都不利于得到结晶性好的Ni-Fe-LDHs。镍铁比对样品的结晶性和形貌有重要影响;镍铁比为2∶1,样品的结晶性和磁性能最好,增加镍铁比,得到片层组装形成得花状结构;镍铁比为3∶1时,Ni-Fe-LDHs对甲基橙和亚甲基蓝表现出良好的吸附性。

藤黄酸/CaAl-层状双金属氢氧化物的制备及其缓冲性能研究

采用水热法制备了CaAl-层状双金属氢氧化物(CaAl-LDH),以CaAl-LDH为载体、藤黄酸(GA)为模型药物,制备了载药复合物GA/CaAl-LDH,通过FTIR、XRD对其结构进行表征,采用正交实验优化其制备工艺,并采用电位滴定法测试其缓冲性能。结果表明,最佳制备工艺为:Ca/Al值为2∶1、反应温度40℃、药载比1∶1、反应时间6 h、转速1000 r·min^-1,该条件下制备的载药复合物GA/CaAl-LDH具有良好的缓冲性能。CaAl-LDH有望成为一种新型的中药抗肿瘤成分高效载体。