锂铝层状双金属氢氧化物的制备及其锂脱嵌过程

锂铝层状双金属氢氧化物(Li/Al-LDHs)是一种适用于高镁锂比卤水中提锂的吸附剂,但其存在吸附容量偏低、吸附机理与适用条件不够清晰等问题。本工作以铝粉、氢氧化锂为原料制备Li/Al-LDHs,考察了适用条件下溶液中阴阳离子对吸附过程的影响并进行了不同溶液组成下的提锂性能测试,结合红外光谱测试和X射线光电子能谱等表征明晰了锂脱嵌机理。结果表明,Li/Al-LDHs在卤水中的最大吸附容量为8.350mg/g,阳离子选择性顺序为Li^(+)>Na^(+)>Mg^(2+)>Ca^(2+)>K^(+)。Li/Al-LDHs对Li^(+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,吸附过程主要是基于尺寸筛分效应进行的,Li^(+)进入吸附剂层间的空位后需要等量的阴离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等)进行电荷平衡,其吸锂容量随溶液体系总离子浓度的增加而变大,因此更适用于从高含盐量卤水中提锂。研究结果可为后续废旧金属铝制取Li/Al-LDHs用于盐湖卤水提锂提供技术参考。

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。

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。

镁铝层状双氢氧化物的应用研究进展

镁铝层状双氢氧化物(Mg-Al-LDH)是一种新型的二维层状纳米材料,具有比表面积大、吸附性强、热稳定性高、循环稳定性好等特点,在能源、医药、环境等领域具有良好的应用前景,可用作催化剂、电池材料、药物载体、分析检测试剂、污水处理剂、气体吸附剂等,其制备方法主要有共沉淀法、水热法、离子交换法等,其中共沉淀法操作简单、成本低、反应条件易控制,是一种常用的制备方法。同时,Mg-Al-LDH也存在易团聚、制备过程中废液量大、再生困难等缺点,目前其实验室相关研究较多,大规模工业化应用较少,后续需努力克服其缺点,使其便于大规模工业化应用。作者系统综述了近年来国内外Mg-Al-LDH的应用研究进展,可为其相关理论及应用研究提供参考。

钙铝层状双氢氧化物的改性及表征

采用离子交换法,将铝酸三钙(C3A)投加至十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)溶液中,通过调节pH值和反应温度,制备出插入SDS阴离子的钙铝层状双氢氧化物(CaAl-SDS-layered double hydroxide,CaAl-SDS-LDH)。通过X射线衍射、红外光谱、透投射电镜及热重-差热分析等手段对样品分析表征。结果表明,在SDS浓度为0.2mol·L-1,pH值11,合成温度25℃为最佳合成工艺条件,所得CaAl-SDS-LDH层间距为2.79nm,SDS阴离子在层间以双分子层的形式垂直于层板形成交错有序的排布;CaAl-SDS-LDH中有机物质量分数为40%。经SDS改性后的CaAl-SDS-LDH具有层状结构,晶粒尺寸较小,粒径分布集中,晶粒有序度较高。

镁铝层状双氢氧化物/三聚氰胺磷酸盐复配阻燃剂对中密度纤维板的协效阻燃机理分析

【目的】探究镁铝层状双氢氧化物(MgAl-LDHs)与三聚氰胺磷酸盐(MP)复配阻燃剂的协同阻燃机理,为MgAl-LDHs与磷氮阻燃剂复配阻燃剂应用于阻燃纤维板制备提供理论基础。【方法】采用氧指数仪和锥形量热仪测试阻燃中密度纤维板的阻燃性能,通过氧指数、热释放速率、总热释放量、烟释放速率、烟释放总量变化和协效比计算,分析复配阻燃剂的释热性能及其在生烟特性方面的协效作用,运用热重分析、傅里叶红外光谱分析以及热重-傅里叶红外光谱联用分析技术探讨MgAl-LDHs与MP之间的凝聚相和气相阻燃机理。【结果】复配阻燃剂制备出中密度纤维板的氧指数为31.9%,复配阻燃剂在氧指数协效比计算中未表现出协效作用,而锥形量热仪协效比计算表现出协效作用,热解分析表明复配阻燃剂对木粉的阻燃效果优于MgAl-LDHs和MP单独阻燃作用。燃烧过程中MP催化MgAl-LDHs快速分解,释放大量水蒸气和CO_(2),吸收纤维板热量,降低表面温度,使燃烧难以维持,同时水蒸气和CO_(2)稀释可燃气体和氧气浓度,降低燃烧速率。复配阻燃剂的阻燃机理主要为气相阻燃,凝聚相阻燃作用不明显,气相阻燃是“冷却效应”和“稀释效应”共同作用的结果,320℃前主要为气相阻燃,380℃后复配阻燃剂进入凝聚相阻燃。【结论】MgAl-LDHs与MP复配阻燃剂的协同阻燃作用机理表现在3方面:1)温度范围增大,MgAl-LDHs低温分解,与MP复配后复配阻燃剂初始分解温度为198℃;2)MgAl-LDHs分解释放水蒸气和CO_(2),MP分解释放氨气冲淡燃烧表面可燃气体,协同发挥“稀释效应”作用;3)MP催化成炭和MgAl-LDHs高温熔融的覆盖协同作用。

镍铝层状双氢氧化物正极锌镍电池充放电性能

在化学共沉淀法的基础上采用喷涂技术制备镍铝层状双氢氧化物,对产物进行了结构表征和物理性能测试,并用作正极活性物质制备锌镍实验电池,考察了电池的充放电性能。结果表明,合成样品晶型结构为单一a相,颗粒形貌呈不规则角块状,比表面积达到14.1m2/g,平均粒径为18.38mm。与球形b-Ni(OH)2正极锌镍电池相比,实验电池的循环稳定性、放电容量和电压平台均有明显提高,1C倍率充放电120次循环平均比容量达到287.4mAh/g,放电中值电压达到1.688V。

焙烧镁铝层状双氢氧化物对Cr(VI)的吸附

用液相非稳态共沉淀法制备了镁铝层双氢氧化物(Mg-Al LDHs),Mg-Al LDHs于450℃焙烧转化为镁铝复合氧化物(LDO)。用TEM、FT-IR、XRD和粒度分布对Mg-AlLDHs和LDO进行表征分析,并研究了LDO对水体中C(rVI)的吸附行为。实验结果表明:LDO对C(rVI)有很强的吸附能力,其吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级速率方程和Langmuir方程,吸附量随初始pH的增大、温度的升高和无机电解质浓度的增加而显著降低,探讨了吸附机理。

Mg-Al-NO_3层状双氢氧化物的制备及性能研究

制备了带正电荷的Mg Al NO3 层状双氢氧化物 (LDH) ,并对其组成、形貌、电性能、离子交换性能等各种性质进行了表征 .实验结果表明 ,所制备的正电纳米颗粒具有可调控的层间自由空间 .该方法为进一步研究聚合物 /纳米复合材料提供了一个合成前驱体的方法 .

钙铝层状双氢氧化物对镉污染农田的钝化修复

农田土壤重金属镉(Cd)富集对农产品的危害极大,且不易去除。钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)为一类层状双金属复合氢氧化物,在土壤修复领域表现出高效、清洁、稳定的特点。选择典型五金加工企业周边Cd污染农田开展应用CaAl-LDH钝化土壤Cd大田试验,连续监测分析土壤Cd形态及稻米籽粒Cd含量的变化,探讨CaAl-LDH对农田Cd的钝化效果。结果显示,相比背景对照田块,施加CaAl-LDH田块土壤离子交换态Cd下降26.71%,残渣态Cd和铁锰结合态Cd分别升高18.49%、5.68%,稻米Cd含量下降68.42%。连续原位监测显示,CaAl-LDH应用于试验区Cd污染农田修复的第2年,稻米籽粒Cd含量降幅仍保持37%以上。

以硝酸根型层状双氢氧化物为前驱体在温和条件下原位合成尖晶石

采用共沉淀法合成镁铝硝酸根型层状双氢氧化物前驱体(MgAl-NO-3-LDHs),通过低温焙烧-重构、原位合成方法合成了镁铝尖晶石,研究了反应物中不同铝离子摩尔分数x值(Al3+/(Mg2++Al3+))、重构作用、原位合成温度等因素对合成产物相组成和结构特征的影响。结果表明:随着x值不断增大,镁铝尖晶石的结晶度和质量分数不断提高,晶体初始发育温度不断降低;重构作用使层状双氢氧化物在c轴上层状结构规整度降低,三价铝离子迁移,有助于镁铝尖晶石的合成;随着合成温度的升高,合成产物中镁铝尖晶石相含量和结晶度不断提高,在1 000℃时可以合成结晶良好的镁铝尖晶石。当x=0.60时,其含量达89.51%。

羧甲基纤维素/锌铝层状双氢氧化物气凝胶的制备与性能

通过在羧甲基纤维素(CMC)溶液中原位合成锌铝-层状双氢氧化物(Zn Al-LDH),并结合冷冻干燥制备了CMC/Zn Al-LDH复合气凝胶。结构和形貌分析表明,Zn Al-LDH与CMC具有较强的界面作用,Zn Al-LDH片层被CMC基体完全包覆。热性能和燃烧性能分析表明,相比于CMC,CMC/Zn Al-LDH复合气凝胶的热稳定性和阻燃性能得到了提高,这是由于在气凝胶表面上生长的针状碳酸钠促进了致密膨胀碳层的生成,而Zn Al-LDH稳定了碳层的结构。

层状锂铝氢氧化物吸附锂的性能试验研究

研究了采用喷雾干燥法和离子液体法制备不同形貌(球状和核壳状)γ-AlOOH前驱体,再采用机械化学法制备Li-Al层状吸附剂(吸附剂A,球状γ-AlOOH;吸附剂B,核壳状γ-AlOOH),借助XRD、SEM、FT-IR和N2吸附—脱附技术对所制备吸附剂物相、结构、形貌等进行表征,考察了其对锂的吸附性能和机制。结果表明:吸附剂A和B的有效成分均为锂铝层状氢氧化物;不同形貌前驱体形成的吸附剂的层状结构不同;吸附剂A的比表面积大于吸附剂B;二者对锂的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir模型,最大吸附量分别为12.08 mg/g和9.89 mg/g,且吸附选择性较高。

复合层状双氢氧化物涂层对镁锂合金耐腐蚀性能的影响

镁锂合金具有高比强度、良好的阻尼特性、减震性能以及其抗电磁屏蔽能力,因此在各个领域都有广阔的应用前景,但是由于镁锂合金化学耐腐蚀性能较差,这极大地限制了镁锂合金的应用。本文利用氟化钾制备了氟化涂层,其作为基底涂层与电沉积法制备的Zn-Al层状双氢氧化物(LDH)涂层组成复合涂层,用以改善镁锂合金的耐腐蚀性能。采用XRD、SEM、EDS对涂层形貌和组成进行表征,利用极化曲线、EIS以及静态腐蚀测试研究复合涂层对镁锂合金在3.5%氯化钠溶液中的耐腐蚀性能。研究结果表明:复合涂层在镁锂合金表面成功制备;氟化/LDH复合涂层能够有效改善镁锂合金在3.5%氯化钠溶液中的耐腐蚀性能。

Mg-Al层状双氢氧化物和MgAl_2O_4微纳结构制备

以十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium brom ide,CTAB)为表面活性剂,尿素为碱剂,采用溶剂热法合成Mg-A l层状双氢氧化物玫瑰花状结构和片球结构,通过高温煅烧制备花状结构的MgA l2O4.利用X射线衍射研究产物晶体结构,利用扫描电子显微镜分析产物形貌和粒径,考察表面活性剂添加量、反应物浓度和反应时间对产物形貌的影响.结果表明,表面活性剂CTAB的添加量为1 g时有利纳米片自组装,形成玫瑰花状结构或片球状结构;随反应物浓度增加,产物形貌从不规则的聚集体过渡到玫瑰花状结构,最终转变成片球状的微纳结构.

热改性层状双氢氧化物吸附除Cr(Ⅵ)性能(英文)

通过共沉淀法制备得到镁铝层状双氢氧化物(LDHs),并在450℃高温下进行热改性处理(即C-LDHs)。系统性比较了上述两种材料除Cr(Ⅵ)的吸附动力学及等温线模型,并考察温度、p H、Cr(Ⅵ)初始浓度等重要因素对吸附效果的影响。使用XRD、SEM、FT-IR和TG-DTG等对两种吸附材料进行了表面特性表征。结果表明,热改性后C-LDHs的表面性质发生了巨大变化。但其吸附过程仍符合Langmuir吸附等温式。C-LDHs对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为105.26 mg·g-1,远大于LDHs的吸附量(20.66 mg·g-1)。本文结果表明,对层状双氢氧化物进行经济方便的热改性可大幅度增强其对Cr(Ⅵ)的吸附性能,对层状双氢氧化物的工业化应用具有重要的参考价值。

圆片Mg-Al双氢氧化物的制备及其对水中刚果红的去除

以水和乙醇为混合溶剂,制备Mg-Al层状双氢氧化物,样品具有单分散圆片结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品结构进行表征.进一步研究样品对水中有机污染物刚果红(CR)的吸附性能,吸附等温曲线遵循Langmuir模型,吸附动力学曲线符合准二级模型,其最大吸附量为129.87 mg/g,表明制备的Mg-Al双氢氧化物是一种高效有机染料吸附剂.最后探讨样品对刚果红的吸附机制,主要以离子交换为主.

碳酸锂溶液封闭处理对阳极氧化AA2099-T83合金耐蚀性能的影响

为开发一种新型铝锂合金表面处理技术,将经酒石酸−硫酸阳极氧化后的AA2099-T83合金浸泡在不同温度−浓度组合的碳酸锂(Li_(2)CO_(3))溶液中进行后处理。结果表明:经过Li_(2)CO_(3)溶液处理后,阳极氧化合金的耐蚀性能显著提高(耐中性盐雾试验长达1300 h)。此外,高温/低浓度和低温/高浓度组合的封孔过程明显不同,在高温模式下阳极氧化膜仅部分封孔,而在低温模式下阳极氧化膜的封孔更加完全。封孔处理合金的高耐腐蚀性主要归因于在阳极氧化膜表面和内部形成的封孔产物(即Li−Al−LDH和/或勃姆石)对腐蚀介质的阻隔作用。

有机钙铝层状双氢氧化物材料的制备及表征

采用离子交换法,利用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)改性铝酸三钙与氯化钙溶液反应生成的钙铝层状双氢氧化物(CaAl-layered double hydroxide,CaAl-LDH)制备了有机CaAl-LDH。通过X射线衍射、透射电镜、红外光谱及热重–差热分析等手段对样品进行表征。采用液相总有机碳测试手段,研究了CaAl-LDH对SDS的吸附动力学和等温吸附效果。最佳的工艺条件为:SDS初始浓度0.4mol/L;振荡反应时间8h。所得的有机CaAl-LDH中有机物的质量分数超过40%。SDS进入CaAl-LDH层间后,未破坏层状结构,其层间距增加,晶体结构完整,晶粒有序度高。

镁铝型复合金属氧化物去除水体中的苯酚

采用液相共沉淀法合成镁铝型层状双氢氧化物(LDH),并在400～550℃温度条件下焙烧获得镁铝型混合氧化物(LDO)。以LDO作为吸附剂,研究其对水体中苯酚的去除作用。利用XRD、FTIR、比表面与孔结构分析仪、紫外分光光度计对实验样品进行表征分析,研究LDH焙烧温度、吸附作用时间和LDO投放量等因素对去除作用的影响。结果表明:用500℃下焙烧制备的LDO作为吸附剂,当废水中苯酚初始浓度为0.1 g/L、LDO投放量为5 g/L、吸附作用时间为4 h时,对苯酚的去除率达到67%。吸附机理是以苯酚阴离子进入LDO层间形成LDH为主,表面吸附为辅。