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。

以煤矸石为铝源制备镁铝层状双金属氢氧化物

以煤矸石为铝源,经机械活化、热活化、酸浸提、制备了一水软铝石,再通过共沉淀法合成Mg-Al层状双金属氢氧化物。采用XRD、FT-IR和SEM等手段对合成样品进行分析和表征。结果表明:煤矸石在热活化温度为700℃、浸取温度为100℃、浸取时间为150 min、助溶剂/样品质量比为2∶10、硫酸浓度为4 mol/L、液固比为15∶1时,Al_2O_3浸取率为0.937。共沉淀法制备Mg-Al层状双金属氢氧化物在Mg与Al物质的量比为2∶1,p H值为10,反应温度为60℃时,得到层间距d(003)为0.798 nm的镁铝层状双金属氢氧化物。

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。

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。

镁铝层状双金属氢氧化物对水体中钒吸附的性能

随着我国工业的快速发展,钒污染问题日益突出。为了更好地处理水体环境中钒污染问题,本试验采用共沉淀法合成镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al LDHs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)3种表征手段对材料进行表征分析。结果表明,Mg-Al LDHs结构完整,结晶度较高,有良好的层状结构,符合典型的水滑石结构。另外,还对吸附剂与钒的等温吸附和吸附动力学进行了研究。等温吸附试验表明,Mg-Al LDHs对钒吸附的等温吸附曲线与Freundlich模型更为相符,对钒的最大吸附量达到394.64 mg/g,表明Mg-Al LDHs对钒的吸附行为发生了非均质分布多吸附位点吸附。吸附动力学试验表明,准二级动力学模型能够更好地描述Mg-Al LDHs对钒的吸附行为,说明吸附反应速率的控制步骤为化学反应过程。对比其他类型的吸附剂,Mg-Al LDHs对钒具有极高的吸附能力,且绿色环保,对治理阴离子形态钒污染水体具有极高的应用潜力。

焙烧型镁铝双金属氢氧化物对水中苯甲酸的吸附行为

采用共沉淀法制备镁铝双金属氢氧化物(LDHs)功能材料,并在500℃焙烧得到改性的层状氢氧化镁铝(LDO),利用XRD和FTIR对改性前后的产物结构进行表征。以LDO为吸附剂、水中苯甲酸为研究对象,具体考察了吸附剂的投加量、p H、吸附平衡时间及恒温水浴振荡温度等实验条件对苯甲酸脱除效果的影响。结果表明,在25 m L质量浓度为0.6 g/L的苯甲酸溶液中,吸附剂投加量0.8 g,p H=8.0,吸附60 min,(25±0.5)℃的条件下脱除效果较佳,脱除率可达到77.9%。此外,吸附反应较符合Langmuir吸附等温模型,该吸附是一个自发放热反应,吸附热为-17.01 k J/mol。

投料顺序对镁合金表面层状双金属氢氧化物涂层性能的影响

为了考察不同投料顺序对镁合金表面层状双金属氢氧化物(LDHs)涂层性能的影响,并得到一种具有较好耐腐蚀能力的镁合金防腐蚀涂层,通过水热合成法采用不同投料顺序在镁合金表面原位沉积LDHs涂层。使用SEM、XRD、EIS、Tafel曲线和直接浸泡的方法,分别对LDHs涂层的表面形貌、结构和耐腐蚀性能进行评估。结果发现,采用不同的投料顺序得到了不同表面形貌、相似结构和不同耐腐蚀能力的LDHs涂层。所有LDHs涂层的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和阻抗模量相对于基底都分别发生了明显的正移、下降和增加,电位正移值约为0.7 V,自腐蚀电流密度降低值达到3~4个数量级,阻抗模量增加约4个数量级。以上结果表明通过控制投料顺序可以得到具有不同表面形貌的LDHs涂层。采用向硝酸铝中添加硝酸镁后调节溶液p H,再加入碳酸钠的投料顺序,得到LDHs涂层在NaCl溶液中的耐腐蚀能力最好。

镁铝双金属氢氧化物对Cu^(2+)的吸附

为研究镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDHs)对铜离子的吸附性能,采用了共沉淀的方法合成了镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDHs),并利用镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDHs)对铜离子进行吸附,同时考察了溶液p H值、吸附时间、吸附剂用量、溶液初始浓度对铜离子吸附率的影响,并利用XRD对产品结构进行了表征。结果表明:在常温时,当溶液pH为9、吸附时间为160 min、吸附剂用量为4 g、溶液初始浓度为25 mmol/L的条件下,MgAl-LDHs对铜离子的吸附率达到最大值为90.84%。

三维镁铝层状双金属氢氧化物对微藻的毒性影响及致毒机制

为探究三维镁铝层状双金属氢氧化物(3D-MgAl-LDH)对微藻的毒性影响及致毒机制,本研究选取小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为受试藻,借助X射线粉末衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和激光粒径分析仪等测试技术表征3D-MgAl-LDH的组成及形貌,通过改变3D-MgAl-LDH暴露浓度、暴露时间以及溶出物质SDS浓度,明晰各因素对两种微藻的毒性影响,并测定3D-MgAl-LDH暴露后微藻的细胞结构、光合色素含量和抗氧化酶(MDA、SOD)活性以揭示其致毒机制.结果表明:1)3D-MgAl-LDH是由LDH和SDS共组成的三维花状材料.2)随3DMgAl-LDH浓度增加,两种微藻的生长抑制率均呈增加趋势(P<0.05),其中小球藻对3D-MgAl-LDH毒性影响更为敏感,而斜生栅藻对3D-MgAl-LDH毒性影响表现出更强的耐受性.3)随3D-MgAl-LDH暴露时间延长,两种微藻的生长抑制率均逐渐减小,表明微藻对3D-MgAl-LDH的胁迫作用产生抗逆性.4)3D-MgAl-LDH对小球藻和斜生栅藻的致毒机制主要包括细胞割伤、遮光效应和氧化应激.本研究结果为LDHs应用于实际废水治理的潜在风险评估提供理论依据.

镁铝层状双金属氢氧化物在化工污水处理中的应用研究

加氢脱硫碱洗装置产出的化工污水中富含多种有机污染物,PH值高、COD值高并富含多种氨氮及硫化物,对污水处理环节造成了挑战。针对该问题,本项目开展了基于镁铝层状双金属氢氧化物的化工污水处理应用研究。实验结果发现,通过40 min的工艺处理,COD值、氨氮及硫化物值均有下降。其中,对硫化物的去除率最为明显,高达77%。该研究证明了镁铝层状双金属氢氧化物对化工污水处理具有潜在应用价值,尤其是针对含硫化物高的高p H值化工污水。

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

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。

聚苯乙烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备与表征

由离子交换法制备4,4′-偶氮二(4-氰基戊酸)根(ACP)单独插层和ACP/对苯乙烯磺酸根(VBS)复合插层的层状双金属氢氧化物(LDH),再通过原位悬浮聚合制得聚苯乙烯(PS)/LDH纳米复合材料,对插层改性LDH和复合材料进行了结构和性能表征.X-射线衍射和元素分析表明ACP可以单独或与VBS一起插入到LDH层间.透射电镜和X-射线衍射分析表明采用ACP/VBS复合插层LDH与苯乙烯原位聚合得到的复合材料中LDH剥离程度高,熔融加工后LDH基本以纳米层板形式分散在PS基体中.LDH的引入可明显提高PS的热稳定性,而熔体流动性下降.

层状双金属氢氧化物及其应用

介绍层状双金属氢氧化物通过层板组成调节、层间阴离子交换、薄膜沉积及其剥离重组等获得的材料在酸碱催化、催化氧化及其他功能材料中的应用。

锰铝层状双金属氢氧化物活化过一硫酸盐降解橙黄Ⅱ

通过水热法制备MnAl层状双金属氢氧化物(MA),采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)对其进行表征,并用其活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料橙黄Ⅱ。实验结果表明,当温度为25℃,溶液初始pH为7,0.1 g/LMA,1 mmol/LPMS,反应90分钟后20 mg/L橙黄Ⅱ降解率为85.2%。橙黄Ⅱ的降解率随着PMS浓度、溶液初始pH值和温度升高而增大。MA投加量有最优值。水中常见离子Cl^(-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)、HPO_(4)^(-)、HA都对降解有一定的抑制。自由基猝灭实验结果表明体系中的主要氧化物种为^(1)O_(2)。经过5次循环使用后,橙黄Ⅱ的降解率还可达到38.2%。在实际水体应用中,橙黄Ⅱ的降解率可达53.8%。

锂-氧电池用石墨烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究

为有效提升锂氧电池的电化学性能,以钴铝复合金属氢氧化物(Co Al-LDH)作为催化剂,研究其对锂空气电池性能的影响.采用工艺简单、成本低廉的共沉淀法将其与石墨烯复合后,制备出r GO/Co Al-LDH纳米复合材料,并将其应用于锂氧电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、同步热分析和扫描电镜对材料结构进行表征,利用恒流充放电测试、交流阻抗测试(EIS)和线性伏安扫描(LSV)对电池电化学性能进行表征.研究结果表明:制备得到的纳米复合材料可明显提升氧还原反应(ORR)的催化活性,首次放电容量达到2 662 m A·h·g^(-1),与单纯石墨烯相比提高了51.5%,同时充电电位降低了430 m V.循环过程中电池库伦效率较高,电池循环性能得到显著改善.

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。

双氯芬酸钠层状双金属氢氧化物纳米复合物的制备及性质研究

目的:制备双氯芬酸钠-层状双金属氢氧化物(DS-LDH)纳米复合物并考察其性质。方法:采用共沉淀法将双氯芬酸钠插入层状双金属氢氧化物(LDH)层间。通过激光粒度仪、XRD、IR、TEM等手段对纳米复合物进行表征。采用桨法考察了复合物在不同介质中的释药特征。通过二甲苯致小鼠耳肿胀实验比较了DS和DS-LDH的抗炎活性。结果:DS阴离子可取代层间的酸根离子形成DS-LDH纳米复合物,具有一定缓释特性。Zn-Al-NO3-LDH具有近中性pH,更适合作为眼用制剂的药物载体。DS与LDH形成纳米复合物后,不影响其抗炎活性。结论:层状双金属氢氧化物可以用作为阴离子药物的缓释载体,成功制备的新型的双氯芬酸钠-无机纳米复合物具有潜在的临床应用价值。

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 .

带结构正电荷的镁铝氢氧化物去除水体中磷的研究

以带结构正电荷的镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDH)溶胶为吸附剂系统研究了不同因素对磷吸附去除性能的影响,结果表明:其吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级、Elovich速率方程和Langmuir方程,理论饱和吸附量可达55.99~60.90 mg/g。吸附过程的ΔG0为-28.78^-20.67 kJ/mol,吸附机理以静电吸引和化学吸附为主导。无机和有机阴离子会抑制磷在吸附剂上的吸附。200 mg/L的Mg-Al-LDH可以吸附90%以上的溶解性反应磷和84%的总磷,可以实现废水和富营养化水体中过量磷的吸附去除。