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。

有机改性层状双金属氢氧化物与甲基橙联合暴露对小球藻的毒性影响

为探究有机改性层状双金属氢氧化物(O-LDH)与甲基橙(MO)联合暴露对微藻的毒性影响,选取小球藻(Chlorella vulgaris)作为受试藻种,考察O-LDH、MO单一及联合暴露对小球藻的生长抑制率、叶绿素含量、细胞结构等指标的影响,并通过测定溶液剩余MO浓度和藻细胞表面电位,探究O-LDH、MO与小球藻的吸附作用及毒性机制。结果表明:1)O-LDH、MO对小球藻96 h生长抑制率拟合均符合Logistic模型(R^(2)>0.99),EC_(50-96h)值分别为122.18,26.73 mg/L,MO对小球藻的抑制作用大于O-LDH;2)O-LDH对小球藻的毒性机制包括纳米片层聚集在微藻细胞表面所产生的阴影效应以及纳米片层割裂细胞结构所造成的氧化损伤;3)在低O-LDH浓度范围(0~50 mg/L),溶液中O-LDH被微藻细胞强烈吸附,阻碍微藻光合作用并割伤微藻细胞结构,对微藻产生阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性增强;在高O-LDH浓度范围(50~500 mg/L),溶液中O-LDH、O-LDH吸附MO后产物共同竞争微藻细胞表面上的电荷位点,并且O-LDH吸附MO后在其材料表面形成疏水层,削弱了O-LDH对微藻的阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性减弱。

层状双金属氢氧化物活化过硫酸盐在水处理中的应用

基于硫酸根自由基的高级氧化技术(SR-AOPs)具有宽pH耐受性、强氧化性以及方便操作性等优势而受到关注。层状双金属氢氧化物(LDHs)因其独特的层状结构优势、层板组成可调控性、结构记忆效应和阴离子可交换性等特性,在活化过硫酸盐方面表现出良好的活性和催化优势。本论文重点综述了LDHs及其复合材料作为非均相催化剂活化过硫酸盐在水污染处理领域的应用现状,最后,对LDHs催化体系持续改进以及未来研究方向进行了展望。

层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类阴离子交换能力强、可调性好、热稳定性高、活性位点丰富的纳米吸附材料,在水中污染物的吸附去除方面呈现出巨大潜力。然而,官能团和结构组分的缺陷严重限制了原始LDHs的吸附性能和应用范围。利用不同改性策略对LDHs进行功能化处理,能显著增强LDHs的污染物吸附容量、选择性、稳定性、可回收性以及适用范围。该文从LDHs吸附水中污染物性能的优化出发,重点综述了当前常用的插层、表面修饰、煅烧、复合组装、包埋、制膜等LDHs功能化改性策略,总结了其与水中各种污染物(无机非金属阴离子、重金属离子、染料以及抗生素)之间的作用机理。此外,还阐述了相应的再生手段。最后,提出了功能化LDHs吸附剂的优势以及未来研究可能面临的障碍,并对其广阔的应用前景进行了展望。

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的制备及在铀吸附领域的研究进展

开发具有优异铀吸附能力的功能化材料,对含铀废液处理具有重要意义。层状双金属氢氧化物(LDHs)因具有层间阴离子交换作用、丰富的活性位点、大的比表面积、层板组成可调谐、成本低廉、制备工艺简单等优点,可以满足吸附材料功能化设计需求,广泛应用在铀吸附领域。本文介绍了LDHs的组成结构,合成方法及其优缺点。对离子交换与功能复合两种方式制备LDHs功能改性铀吸附材料的研究进展进行总结,并阐述其对铀具有较高吸附性能和高选择性的原因以及与铀间的相互作用机理(静电作用、表面络合、氧化还原、离子交换等两种或多种机理相互作用)。展望了LDHs及其改性材料在铀吸附领域的应用前景和发展趋势。

层状双金属氢氧化物在有机污染物吸附方面的应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)因其独特的层状结构、较高的阴离子交换容量等优点,作为吸附剂在水环境污染中的治理日益受到重视,其中有关LDHs对有机污染物吸附的研究已有广泛报道。综述了LDHs及其焙烧产物层状双金属氧化物LDO去除有机物的种类以及影响吸附和离子交换过程的各项因素,包括材料的组成和结构、pH、温度、共存竞争物质等。除此之外,还进行了LDHs去除有机污染物的机理探讨。

镁铝层状双金属氢氧化物对Cu^2+和Cd^2+的吸收动力学研究

研究了柠檬酸盐(C6H5O7^3-)、苹果酸盐(C4H4O5^2-)和酒石酸盐(C4H4O6^2-)插层的镁铝层状双金属氢氧化物(MgAl-LDHs)对Cu^2+、Cd^2+的吸收动力学。当将MgAl-LDHs加入到恒定pH=5.0的Cu^2+和Cd^2+溶液中时,Cu^2+和Cd^2+的浓度随着温度的升高而降低。结果表明,对重金属离子的吸收主要归因于重金属离子与有机酸阴离子之间发生了螯合作用,并发现吸收速率方程取决于形成的螯合物的类型。

层状双金属氢氧化物的结构改性研究

近年来,在光催化技术的应用中,层状双金属氢氧化物(LDHs)已成为一个非常有前途的候选催化材料。由于其层间化学成分可调、层间阴离子易交换、结构拓扑转变和比表面积大等优点,基于LDH材料的光催化性能提升研究尤其引人关注。本文对传统的LDH催化材料进行简单总结,并叙述了LDH催化材料在结构方面最新的研究进展,包括缺陷结构、几何结构以及界面结构三个方面,对水滑石类催化材料有了进一步的认识和展望。

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。

提高层状双金属氢氧化物水中吸附性能研究进展

介绍了LDH这类绿色环保、结构独特、理化性能优异的高效吸附剂,归纳了国内外科研工作者对于LDH材料在水处理方面的研究成果,分析了LDH吸附性能的影响因素并解释了污染物的吸附机理。认为吸附剂的吸附能力与自身结构和特性有关,可以通过增大比表面积和改变表面化学性质来提高吸附剂吸附性能。表面改性使LDH具有吸附专向性,提高了对特定污染物的吸附效率;改变形貌结构增大了吸附剂的比表面积和孔隙率,为LDH提供更多的吸附位点,为离子转输提供了有利条件。

层状双金属氢氧化物的插层反应

在碱性介质中，11-烷基氨基酸为插层剂（NH2（CH2）10COO^-）与阴离子型层状双金属氢氧化物层间阴离子（layered double hydroxide，LDH）通过离子交换，11-烷基氨基酸成功插入到层状双金属氢氧化物层间，得到了一种新型的有机-无机纳米级层状复合物。

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.

层状复合氢氧化物的有机改性方法及应用研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)因其化学组成可调、比表面积大、生物相容性好等特点,目前在环境、能源和生物医药等领域广受关注.然而,LDHs在合成过程中由于其分子内作用力易发生团聚而导致其在基体中的分散不均匀,极大地限制了LDHs在实际中的应用.有机改性是改善LDHs分散性的有效方法,从表面改性和插层改性两个方面综述了近年来LDHs的有机改性方法,并介绍了其在阻燃、吸附、催化、气体阻隔、发光、储能和生物医药材料等领域的应用.最后对改性后LDHs未来的研究方向和应用领域进行了展望.

Co金属有机骨架模板制备NiCo水滑石/泡沫镍复合材料及电容性能

通过两步法先在泡沫镍(nickel foam,NF)上原位生长Co金属有机骨架(Co metal-organic framework,Co-MOF)纳米片阵列,再浸入不同浓度Ni^(2+)离子溶液刻蚀Co-MOF纳米片,在NF表面得到NiCo水滑石(NiCo layered double hydroxide,NiCo-LDH)。NiCo-LDH/NF继承了Co-MOF纳米片结构形成一级纳米片阵列,并在一级纳米片表面形成次级纳米片褶皱。在2 mmol Ni(NO_(3))2·6H_(2)O溶液中刻蚀得到的NiCo-LDH/NF表现出高容量、高倍率性能,在电流密度为5 mA·cm^(-2)时比电容为7 764.5 mF·cm^(-2),电流密度为20 mA·cm^(-2)时比电容为6 098.2 mF·cm^(-2),容量保持率为78.5%,在20 A·g^(-1)电流密度下经过5 000次长循环后,容量保持率为85.9%。与活性炭组装的混合电容器达到38.9 Wh·kg^(-1)的最大能量密度和8 000.0 W·kg^(-1)的最大功率密度。

层状双金属氢氧化物活化过硫酸盐降解有机污染物研究进展

近代工业的快速发展造成大量难降解的新型有机污染物进入水体,亟需经济、高效的难降解有机污染物污染控制和削减技术。近年来,基于硫酸根自由基(SO_(4)^(•–))的高级氧化技术(SR-AOPs)具有强氧化性、宽pH耐受性以及方便操作性等优势而备受关注。不同种类的金属氧/硫化物、碳基材料、金属-非金属复合材料以及有机金属材料等被用来活化过硫酸盐产生活性氧,从而实现对有机污染物的氧化降解和进一步矿化。其中,层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides,LDHs)因其独特的层状结构优势、阴离子可交换性和客体分子可调节性,在活化过硫酸盐方面表现出优良的反应活性和催化优势。本论文从催化剂类型、催化性能与机制以及降解体系影响因素等方面,综述了LDHs及其复合材料作为非均相催化剂活化过硫酸盐的研究现状,并对催化体系持续改进以及未来发展提出相关展望。

月桂醇基海藻酸钠与层状双金属纳米颗粒稳定载药Pickering乳液及其缓释性能

为了提高海藻酸钠(SA)对疏水性农药的负载量和释药缓释作用,将其与月桂醇通过偶联酯化反应进行疏水改性,对改性后的海藻酸钠进行红外光谱、核磁共振表征分析,结果证明月桂醇侧链成功接枝到海藻酸钠分子骨架上。将月桂醇改性海藻酸钠(DA)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与层状双金属氢氧化物(LDH)纳米颗粒进行复配,其Zeta电位分别为+44.9 m V和-33.2 m V,同时其粒径分别增大到93.3 nm和659.8 nm。结果表明带负电的月桂醇改性海藻酸钠吸附在层状双金属氢氧化物颗粒表面可以阻碍颗粒间的相互聚集,在分散体系中表现出了良好的稳定性能。高速剪切下制备稳定Pickering乳液,对疏水性农药氯氟氰菊酯进行了释药试验,表明改性后的海藻酸钠与LDH颗粒制备Pickering乳液对氯氟氰菊酯具有较好的药物缓释作用。

磷钨酸插层ZnAl层状双金属氢氧化物协同膨胀阻燃剂对环氧-聚酰胺树脂的阻燃作用

采用[PW12O40]^3-离子柱撑插层共沉淀法合成的ZnAl硝酸根(NO3-ZnAl)层状双金属氢氧化物(LDHs),制备了PW12O40-ZnAl LDHs,并利用XRD、FTIR、电感耦合等离子体(ICP)、SEM等进行组成和结构的表征。将NO3-ZnAl LDHs和PW12O40-ZnAl LDHs分别与含聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇的膨胀阻燃剂(IFRs)复合阻燃环氧-聚酰胺树脂(EP-PA),采用TGA、背温实验和锥形量热实验评价不同ZnAl LDHs与IFRs复合阻燃EP-PA的热及烟气的释放规律。TGA结果表明,PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的最大降解速率最小,残炭率最高,说明PW12O40-ZnAl LDHs提高了IFRs/(EP-PA)复合材料高温下的抗氧化能力。背温实验表明,相同热辐射强度下,PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的背温达到200℃和300℃用时最长,具有最低的背温升温速率,说明PW12O40-ZnAl LDHs使IFRs/(EP-PA)复合材料耐火能力明显增强。从锥形量热实验数据可知,PW12O40-ZnAl-IFRs使PW12O40-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料具有最低的热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)和总热释放量(THR),其火势增长指数(FGI)仅为IFRs/(EPPA)复合材料的14.5%,烟释放总量(TSP)比NO3-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料减少了27.6%,比IFRs/(EPPA)复合材料减少了55.3%。说明PW12O40-ZnAl-IFRs比NO3-ZnAl-IFRs更能有效地减少EP-PA的热量释放,抑制烟气生成。

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。

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@FeMnNi-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@FeMnNi-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并且复合材料添加量的增加降低了小白菜各部位对As和Cd的转运和富集系数,使小白菜地上部As、Cd的浓度均低于国家食品安全标准限值.相关性分析显示,非专性吸附态As、可交换态Cd与土壤pH值呈极显著负相关性,残渣态As和Cd与土壤pH呈现极显著正相关,小白菜地上部分和根部中As和Cd的含量与土壤残渣态As和Cd呈极显著负相关关系.FA@FeMnNi-LDH复合材料能提高土壤pH值,促进土壤As和Cd向残渣态的转化,从而降低土壤As和Cd生物有效性和在小白菜植株中的累积,为土壤中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染的同步修复提供了新的参考.