NiFeMo水滑石材料的制备及其高效析氧性能研究

调控低成本氢氧化物的形貌结构和组成成分是加快电催化剂速率的重要手段之一.本文使用水热法将Mo掺入NiFe水滑石(NiFe-LDH)材料制备三金属NiFeMo-LDH用于加速析氧反应进程.Mo掺杂的NiFe-LDH纳米片在10 mA cm^(-2)的电流密度下仅需要251 mV的过电势,相较于NiFe-LDH性能提升40 mV,塔菲尔斜率为44 mV dec^(-1),电化学性能研究表明NiFeMo-LDH具有良好的析氧活性和稳定性.掺入Mo^(6+)可以促进Ni与Fe电子间的相互作用,提升该催化剂的本征活性.这项工作可以为未来设计和制备优异的析氧反应电催化剂提供指导.

生物炭负载水滑石复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以甘蔗渣纤维为原材料,采用碳化法和共沉淀法制备改性生物炭类吸附材料BC@MnAl-LDHs,通过静态试验研究BC@MnAl-LDHs的投加量(0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g/L)、溶液初始pH(3、4、5、6、7、8)、污染物初始质量浓度(5、10、20、40、60、80、100 mg/L)、温度(298、303、308、313 K)和吸附反应时间(2、15、60、120、180、240、480、600、720 min)对其吸附Cr(Ⅵ)的影响,并运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面积及孔隙度分析(BET)对吸附Cr(Ⅵ)前后的BC@MnAl-LDHs进行表征与分析,同时分析其吸附机理。结果表明:当BC@MnAl-LDHs投加量为2.0 g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH为3时,Cr(Ⅵ)去除率可达95%以上,改性提高了甘蔗渣活性炭对Cr(Ⅵ)的去除效率;BC@MnAl-LDHs对Cr(Ⅵ)的吸附等温线更符合Freundlich吸附模型,在313 K下,用Langmuir模型拟合得到其饱和吸附量为56.42 mg/g,符合拟二级动力学模型,吸附过程为多分子层、自发、吸热的化学吸附过程;BC@MnAl-LDHs含有丰富的含氧官能团,有助于其对Cr(Ⅵ)的去除,BC@MnAl-LDHs对Cr(Ⅵ)的吸附作用主要包括氧化还原、离子交换和静电吸附。

发射绿色荧光的钆氮掺杂碳点/水滑石纳米复合材料对潜在指纹的识别

碳点(CDs)是一种绿色纳米荧光剂,CDs分散在水溶液中,能够呈现出良好的荧光性能。由于聚集诱导而引发荧光猝灭效应,导致固态的CDs粉末的荧光消失,这一缺陷限制了CDs的实用性。一方面通过在CDs中掺杂其他元素的方式来改变CDs的荧光发射波长和荧光颜色,提高潜在指纹(LFPs)与基材背景间的对比度;另一方面将CDs分散在低值的水滑石表面,阻止CDs的聚集,从而避免了荧光猝灭现象的产生。以酒石酸为碳源、三乙烯四胺为氮源和GdCl_(3),采用水热法先制备钆氮掺杂CDs(Gd/N-CDs),然后再将Gd/N-CDs沉积在水滑石(Gd/N-CDs@H)表面上,制备出了发射绿色荧光的纳米复合材料,并用于LFPs的成像和识别。从表征结果可知,纳米级Gd/N-CDs在水滑石表面的良好分散克服了Gd/N-CDs在固态状态下的荧光猝灭,得到了固态光致发光荧光纳米复合材料。在450 nm光的激发下,Gd/N-CD@H能发射稳定、强烈的绿色荧光,并且在各种基底(如玻璃片、铜箔、瓷砖、塑料、铝箔和纸张)呈现出清晰的LFPs图像。基于Gd/N-CDs@H,新鲜和老化LFPs图案的高级别细节都可以清晰地识别出来,并且具有良好的清晰度和高对比度,无明显的背景干扰。

镍钴水滑石纳米笼/GO复合材料在锂离子电池负极中的应用

近年来,水滑石(LDH)材料因其组成、结构和形貌易于调节,具有丰富的活性位点,被认为是高性能锂离子电池(LIBs)负极的替代材料,然而水滑石作为负极仍存在电导率差和结构易聚集等问题.于此同时,金属有机框架(MOFs)及碳基材料也由于其优秀的孔隙率、比表面积以及良好的电导率在储能领域得到了广泛的关注.考虑到这二者有望对LDH的主要缺陷有所改进,提出了将原位沉淀、化学刻蚀法和静电吸附法相结合,使镍钴水滑石纳米笼(H-(Ni,Co)-LDHP)能够固定在GO上,从而得到镍钴水滑石纳米笼/氧化石墨烯复合材料(H-(Ni,Co)-LDHP/GO).这种GO上密集分布的中空纳米结构更能有效抑制水滑石纳米片的聚集,并有利于锂离子的脱嵌.H-(Ni,Co)-LDHP/GO纳米复合材料作为锂离子电池的负极,在电流密度为50m A·g^(-1)下,循环第一圈库伦效率可达68%,循环50圈后电容保留率为68.4%.

锰铝钴三元水滑石电极材料的制备及其电化学性能研究

以硝酸锰、硝酸铝、硝酸钴为原料,尿素为沉淀剂,采用水热合成法制备了锰铝钴三元水滑石(MnAlCo-LDHs)复合材料。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及比表面孔径分析(BET)等方法,对产物的结构进行了表征,采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)等方法测定了材料的电化学性能,考察了钴元素掺杂对材料的电化学性能的影响。结果表明,引入Co元素获得的MnAlCo-LDHs,具有更优异的电化学性能,在1A·g^(-1)的电流密度下,比电容达到1270F·g^(-1),且充放电的循环稳定性良好。

诺氟沙星插层镁铝水滑石新型药物-无机复合材料的超分子结构、热稳定性和缓释性能

采用共沉淀和离子交换方法将抗生素类药物诺氟沙星(Nor)插入到Mg-Al-LDHs层间,制备了一种新型的药物-无机复合材料.借助XRD,FTIR,UV-Vis,TG-DTA和ICP等手段对样品进行了表征.结果表明,Nor-阴离子可取代层间的NO3-,组装得到晶体结构良好的Nor-LDHs.XRD表征得到Nor-LDHs的层间距为1·29～1·33nm,并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Nor-三维尺寸进行比较,推测客体Nor-是沿短轴方向以单层垂直交替的方式排布于层间,与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构诺氟沙星-水滑石复合材料与诺氟沙星相比,其热稳定性、耐酸性及缓释性能均有大幅度提高,缓释实验数据符合Bhaskar方程和一级动力学方程模型.

水滑石类插层组装功能材料

水滑石类(LDHs)化合物是一类典型的阴离子型层状材料。LDHs的构筑单元和结构的可控性和多样性,为此类材料的应用研究提供了广阔前景。以LDHs的层状结构和可插层性为线索,介绍了LDHs的结构特征和制备化学,讨论了阴离子插层LDHs的组装原理和主-客体相互作用,对基于主体层板调控及主-客体相互作用的多种插层LDHs功能材料的制备和应用进行了综述,并对LDHs的结构创新和制备技术的研究方向进行了展望。

锌镁铝类水滑石/煤复合材料协同阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物

以神府超细煤粉为原料,利用原位共沉淀法制备了锌镁铝类水滑石(ZnMgAl LDHs)/煤复合材料;采用X射线衍射、红外光谱分析及扫描电镜表征样品,并采用锥形量热分析研究了复合材料在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的阻燃性能。与机械混合复合工艺相比,化学复合方法可以实现阻燃剂LDHs在神府煤中的纳米分散,增强LDHs及神府煤(成炭剂)之间的相互作用,有助于提高两者对EVA的协同阻燃效果。用该复合阻燃剂填充改性EVA材料的拉伸强度达12.06 MPa,断裂伸长率达445.79%,较纯LDHs及LDHs与神府煤的机械混合样品改性EVA材料的阻燃性能有显著提高。

PVC/纳米水滑石复合材料抑烟性研究

用烟密度测量仪初步研究了润滑剂、分散剂等加工助剂对聚氯乙烯 (PVC)燃烧发烟的影响 ;研究了水滑石(LDHs)不同粉体含量及其在PVC中的分散状况对抑烟效果的影响 ;同时研究了采取不同的燃烧测试方法对PVC燃烧发烟量及LDHs对PVC抑烟效率的影响。结果表明 :润滑剂等可燃性加工助剂可使PVC燃烧时显著发烟 ;LDHs对PVC的抑烟效果并不随着LDHs含量的增加而增大 ;较好分散的LDHs对PVC具有较好的抑烟效果 ;采用不同的燃烧测试方法 ,PVC燃烧的发烟量及LDHs对PVC抑烟效果具有显著差别。

水滑石类材料在污染治理中的应用及研究进展

水滑石类材料是一类双金属层柱状化合物,因具有特殊的层间离子交换性能和结构记忆效应,在环境污染治理中可作为催化剂、吸附剂和螯合剂,分别用于低温催化还原气态污染物、修复阴离子污染水体和螯合重金属阳离子。针对国内外研究现状,讨论了水滑石类材料在环境污染治理中的应用及最新研究进展。具有螯合性能的水滑石类材料有可能发展为一种新的处理重金属污染的水体净化剂。

水滑石类有机无机杂化材料的合成与嫁接作用

以硝酸根型水滑石为前驱体,采用阴离子直接交换法制备了水杨酸根柱撑水滑石有机-无机杂化材料,在对样品进行结构表征的基础上,用DTAI、R和XRD等手段研究了主体层板和客体阴离子柱之间的相互作用.结果表明,有机阴离子插入水滑石层间,由于主客体相互作用,可使水滑石层的脱羟基温度和有机阴离子的燃烧分解温度得到较大幅度的提高.不同温度处理样品的XRD和IR研究表明,样品的热处理过程实质上是一个促进主客体相互作用的过程,即客体阴离子向主体层板的嫁接过程,其直接结果是形成氢键.通常,对嫁接温度的选择应是在样品的脱除层间水和羟基完全脱去的温度之间.

水滑石类材料在水处理中的应用及研究进展

水滑石类材料是一类双金属层柱状化合物,因其具有特殊的层间离子交换性能和结构记忆效应,在水处理中主要作为催化剂和吸附剂(离子交换剂)加以应用,已经展现出良好的应用前景。本文针对国内外的研究现状,重点讨论水滑石类材料在水处理中的应用及最新研究进展。

聚乙烯/水滑石复合材料的结构及其热降解行为

为了研究聚乙烯/水滑石(PE/LDH)复合材料的制备方法,利用重构法制备了十二烷基硫酸钠改性的水滑石(SDS-LDH),并以聚乙烯(PE)为基体,以接枝聚乙烯(PEgMA)为相容剂,采用溶液法和熔融法制备PE/PEgMA/SDS-LDHs复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)技术分别研究了水滑石在基体中的分散情况、复合材料的结构及不同制备方法对复合材料的热降解过程的影响.研究表明:采用熔融法和溶液法与熔融法相结合的手段分别获得了微米复合材料(PE/PEgMA/SDS-LDH)和纳米复合材料(PE/(PEgMA/SDSLDH));由于SDS-LDH的热分解温度较低,复合材料均表现出较低的初始热降解温度,相比于微米复合材料,纳米复合材料表现出较高的热稳定性;其最大热降解速率相应的温度及其热降解成炭均有所提高.

基于氟碳表面活性剂插层水滑石的聚酰亚胺纳米复合材料的制备与性能

以氟碳表面活性剂全氟辛基磺酸钾为插层剂,通过离子交换制备插层水滑石,并以其为填料,通过原位插层聚合方法,制备了水滑石/氟碳表面活性剂/聚酰亚胺纳米复合材料.用X射线衍射、红外光谱和热失重等方法分析插层水滑石结构.结果表明,全氟辛基磺酸钾插层水滑石后,水滑石的层间距由0.76 nm增加到2.52 nm,在水滑石层间构建了氟碳链的微环境.这种氟化水滑石可剥离分散于聚酰亚胺基体中,改善了纳米复合材料的气体阻隔性能、介电性能和机械性能.这种影响不仅体现无机纳米片层的杂化效果,而且展示出氟碳链的特点.

尼龙6/水滑石纳米复合材料的制备与表征

利用熔融插层复合法制备了插层型尼龙6/水滑石纳米复合材料。XRD分析了水滑石的结构,确认成功制备出了具有典型层状结构的水滑石。利用透射电子显微镜(TEM)观察水滑石在尼龙6基体中的分散,确认制备出了插层型的纳米复合材料。对纳米复合材料的力学性能测试结果表明:加入水滑石之后,材料的屈服强度、定伸强度及拉伸模量都有明显提高,而且冲击强度基本不变。其中2号水滑石与尼龙6复合后拉伸模量与尼龙相比提高了26.8%。DSC和TGA测试结果显示,由于水滑石的存在对纳米复合材料的结晶性能和热稳定性略有影响。

层层自组装技术制备类水滑石基新型薄膜材料的研究进展

类水滑石(layered double hydroxides,LDHs)具有各向异性的结构特征、特殊的理化特性及多功能性,在材料科学领域得到广泛应用。本文围绕近年来LDHs基薄膜材料的研究进展,系统概括了层层自组装技术(layer-by-layer self-assembly,LBL技术)制备的LDHs基新型薄膜材料的基础作用力(如静电吸附作用、氢键作用等),阐述了LDHs与无机分子(如蒙脱石、二氧化锰、石墨烯等)、有机分子(如聚乙烯醇、荧光染料、聚苯乙烯磺酸盐等)等组装制备的特性薄膜材料,并总结了其在光、电、催化、生物无机材料等方面的应用。指出伴随着制备方法、化学组成及成膜作用力等方面基础研究的深入以及对LBL技术的功能化、实用化研究的日臻成熟,以LBL技术构筑的LDHs基薄膜材料必将对材料、化学、生物等科技领域产生深远的影响。

谷氨酸柱撑水滑石超分子结构层柱材料的插层组装

用返混沉淀方法实现了谷氨酸柱撑水滑石超分子结构层柱材料的插层组装 ,得到结晶度高、晶相单一且谷氨酸在层间有序排列的超分子结构层柱材料 .用 X射线衍射、原子光谱、元素分析、红外光谱及热重-差热分析表征了超分子结构层柱材料的结构 ,给出其结构模型 .

NiAl类水滑石/皂石层状复合材料的制备及结构表征

以NiAl类水滑石和八面体片阳离子为Zn2+的皂石为前体,利用两前体层板带电荷的相反性和层间域离子的可交换性,在室温、常压的温和实验条件下,将带正电荷的类水滑石层板引入到带负电荷的皂石层间,首次合成出了一种新型层状复合材料——NiAl类水滑石/皂石层状复合材料。XRD、DTA、IR和27AlMASNMR的测试结果表明,类水滑石八面体层板已顺利插层到皂石片层之间,复合材料在c轴方向是单个皂石层板与单个类水滑石层板的交叉堆叠。DTA分析结果还表明,该层状复合材料具有高热稳定性,结构破坏温度高达837℃。

含铜类水滑石催化材料热分解过程的研究(英文)

共沉淀法合成了Cu0.13Mg0 6Al0.27(OH)2(CO3)0.135·xH2O类水滑石物质 (CuHTlc) ,采用XRD、DTA TG、BET、TEM和27AlMASNMR技术对其热分解过程进行了表征。结果表明 ,在较低焙烧温度时 (低于300℃ ),氢氧根和层间水部分脱除 ,但水滑石仍保持其层状结构 ;500℃时 ,其层状结构被完全破坏 ,出现氧化镁晶相结构 ,随着焙烧温度的进一步升高 ,尖晶石晶相生成。500℃时的焙烧产物具有最大比表面 (193m2·g-1)。当温度高于500℃ ,焙烧产物组成可表示为Cu0.13Mg0.6Al0.27O0.135,CuHTlc的热分解过程可表示为 :Cu0.13Mg0.6Al0.27(OH)2(CO3)0.135·xH2O→Cu0.13Mg0.6Al0.27O0.135 +(1 +x)H2O +0.135CO2。

聚丙烯/水滑石纳米复合材料的热稳定性

采用未改性水滑石(LDH1)、十二烷基磺酸钠改性水滑石(LDH2)和十二烷基磺酸钠/衣康酸协同改性水滑石(LDH3),通过熔融插层法制备得到了PP/LDH1、PP/LDH2、PP/LDH3三种聚丙烯/水滑石纳米复合材料。用热重分析和燃烧试验法,分析表征了水滑石、PP/LDH1、PP/LDH2、PP/LDH3三种纳米复合材料的热稳定性及空气中的燃烧性能;透射电镜(TEM)分析观察了水滑石在聚丙烯基体中的分散、分布及其形貌。结果表明:LDH3上的羟基起始分解温度最高;不管在有氧条件下还是无氧条件下,LDH3对提高聚丙烯热稳定性效果最好,与聚丙烯基体相容性也好,在基体中分散更为均匀。