层状双氢氧化物膜在镁合金防腐蚀领域的研究进展

介绍了层状双氢氧化物(LDH)膜的常见类型及其制备方法,重点总结了其在镁合金防腐蚀方面的应用现状和可能存在的问题。概述了LDH膜改性的研究进展,最后对LDH膜未来的研究方向进行了展望。

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。

铁基层状双氢氧化物催化剂的应用研究进展

铁基层状双氢氧化物催化剂是一种新型的二维层状纳米催化剂,其具有金属离子可调性的特点,研究过程中可以根据实际需要设计合成多种铁基层状双氢氧化物催化剂,如Ni-Fe-LDH、Co-Fe-LDH、Cu-Fe-LDH、Mg-Fe-LDH、Mn-Fe-LDH、Zn-Fe-LDH,此外,还可以通过掺其他金属离子构建三金属铁基层状双氢氧化物催化剂以进一步优化双金属铁基层状双氢氧化物催化剂的性能。铁基层状双氢氧化物催化剂还具有制备工艺简单、经济环保、催化活性高、选择性好、可循环利用等优点,因而备受研究者的青睐,在化工领域具有良好的应用前景。作者系统综述了近年来国内外铁基层状双氢氧化物催化剂的应用研究进展,可为其相关理论及应用研究提供参考。

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。

铁酸铋/钴镍层状双氢氧化物复合材料的制备及光催化活化过硫酸盐降解罗丹明B的性能

为获得可见光响应的高效过硫酸盐(Persulfate,PS)活化剂,以莫来石型铁酸铋(Bi_(2)Fe_(4)O_(9))微米棒为衬底,通过水热法在其表面负载氢氧化镍(Ni(OH)_(2)),随后将2-甲基咪唑钴(ZIF-67)沉积在Bi_(2)Fe_(4)O_(9)/Ni(OH)2表面,并与Ni(OH)2发生原位刻蚀反应形成网状钴镍层状双氢氧化物(CoNi-LDH),制得Bi_(2)Fe_(4)O_(9)/CoNi-LDH复合材料;通过SEM、XRD、XPS和UV-Vis等方法对材料进行表征,考察了Bi_(2)Fe_(4)O_(9)/CoNi-LDH材料在可见光下活化PS降解罗丹明B(Rh B)的性能,并通过自由基淬灭实验确定了主要活性物质。结果表明:2-甲基咪唑的添加量对复合材料的形貌和活化性能有显著影响,以0.50 mmol 2-甲基咪唑所制备的Bi_(2)Fe_(4)O_(9)/CoNi-LDH复合材料(BCN-2)具有1.92 eV的窄带隙,在可见光(λ>420 nm)和2 mmol/L的PS作用下,60 min内可将20 mg/L的Rh B降解98.1%,并且在pH值为3~9的环境中均能保持96.5%以上的降解率。自由基淬灭实验证明主要活性物质为SO_(4)·^(-)和1O_(2)。该研究为制备过渡金属基复合材料过硫酸盐催化剂提供了新途径。

镁铝双氢氧化物和镁铁铝改性蒙脱土去除水体中磷的吸附效果研究

通过间歇式批实验和动力学实验研究了不同pH条件下磷酸盐在镁铝双氢氧化物(Mg-Al-LDH)、钠基膨润土(Na-Mt)及镁铁铝改性膨润土(Mg-Al-Mt、Fe-Mt和Fe-Al-Mt)的吸附特征。结果表明,在pH4.5～9.0范围内,随着pH的升高,Na-Mt,Fe-Mt和Fe-Al-Mt3种矿物对磷的吸附率相应减少,镁铝双氢氧化物对磷的吸附率有所增加;Mg-Al-LDH、Fe-Mt和Fe-Al-Mt的对磷吸附率约为95%,比Mg-Al-Mt高40%,比Na-Mt高80%。用Langmuir方程描述磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Qm)大小顺序为Fe-Al-Mt>Fe-Mt>Mg-Al-LDH>Mg-Al-Mt>Na-Mt,b值大小依次为Mg-Al-LDH>Fe-Mt>Fe-Al-Mt>Mg-Al-Mt>Na-Mt,最大缓冲容量(Qmb)以Mg-Al-LDH的为最大,Na-Mt的为最小;Freundlich等温吸附方程参数KF代表相对吸附容量,以Mg-Al-LDH的KF值最高,依次是Fe-Mt、Fe-Al-Mt和Mg-Al-Mt,Na-Mt的KF值最小,这与Qmb的结果一致;决定系数(R2)表明,Langmuir等温吸附方程能更好地拟合铁改性蒙脱土和铁铝改性蒙脱土,而Freundlich方程对钠蒙脱土,双氢氧化物和镁铝改性蒙脱土的拟合效果要好。磷酸盐吸附过程分为快反应和慢反应,用动力学实验数据进行拟合,准二级动力学方程能够更好的拟合改性蒙脱土和Mg-Al-LDH对磷的动力学吸附数据,其决定系数为0.999;Elovich方程拟合改性蒙脱土磷酸盐的吸附数据也有很好的相关性(R2为0.89～0.94)。Na-Mt矿物磷酸盐的吸附用抛物线扩散方程描述最为合适,原因可能是磷酸盐镶嵌在矿物层间是一个扩散过程,不涉及化学吸附过程。

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。

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。

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 .

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.

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%。

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。

镁铁双氢氧化物对聚乙烯协效阻燃性能的研究

采用共沉淀法制备出Mg2+、Fe3+比例为3:1的Mg-Fe/LDH,通过XRD表征得到样品结晶度较好,结构稳定,并协效氢氧化铝、膨胀阻燃体系复合高密度聚乙烯树脂基体形成纳米复合材料,通过锥形量热仪测试结果表明,添加了LDH的样品HDPE2降低了材料的热释放速率峰值和CO的释放量,从而降低材料的火灾危险性。

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。

镁铁双羟基复合金属氧化物的可控合成及晶面生长特征研究

采用成核 /晶化隔离法合成镁铁双羟基复合金属氧化物MgFe LDH ,考察了Mg∶Fe摩尔比对MgFe LDH晶形的影响 ,探讨了晶化温度及晶化时间对晶面生长选择性及晶粒尺寸的影响规律 .结果表明 ,随Mg∶Fe摩尔比增大 ,层板阳离子排列更为规整 .晶化温度对晶粒尺寸的影响显著大于晶化时间的影响 .晶化温度相同 ,随晶化时间延长 ,MgFe LDH的晶体结构趋于完整 ,晶粒尺寸变化不大 ;晶化时间相同 ,随晶化温度升高 ,晶体结构趋于完整 ,晶粒尺寸明显增大 .所得到的MgFe LDH沿a轴方向的晶粒尺寸对晶化温度变化的敏感程度远大于对晶化时间变化的敏感程度 ,但总是沿a轴方向的晶粒尺寸大于沿c轴方向的尺寸 ,即 [110 ]晶面的生长速率比[0 0 2

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.