层状双金属氢氧化物及其应用-大学化学.PDF

第27卷 第4期 摇 摇 大 学 化 学 Vol.27 No.4 摇 2012年8月 UNIVERSITY CHEMISTRY Aug.2012 摇 层状双金属氢氧化物及其应用* ** 高伟摇 何杰 摇 张晓梅 (安徽理工大学化学工程学院摇 安徽淮南232001) 摇 摇 摘要摇 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。 摇 摇 关键词摇 层状双金属氢氧化物摇 阴离子交换摇 剥离鄄重组摇 应用 摇 摇 层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,简称 LDHs)又名水滑石类化合物,包括水滑石 (hydrotalcite)和类水滑石(hydrotalcite鄄like)化合物,是由两种或两种以上金属元素组成的具有水滑石层 玉 域 x+ n- [1鄄2] 玉 2+ 状晶体结构的氢氧化物。 LDHs 的化学式为:[M M (OH) ] (A ) ·mH O ,其中M =Mg 、 1-x x 2 x/ n 2 2+ 2+ 2+ 2+ 域 3+ 3+ 4+ n- Ni 、Fe 、Co 、Mn 等,M =Al 、Fe 、Ti 等,A 为层间阴离子,m 为层间水分子数,其结构如图1所 玉 示。 金属离子与氧形成的八面体通过共边形成互相平行的单元层,其中M (低价金属离子)在一定范 域 围内被半径相近的M (高价金属离子)同晶取代而使得层板带永久正电荷,这些正电荷被位于层间的 n- [3] A 平衡 。 由于LDHs层状组成的多样性、层间阴离子的可交换性以及与其他材料特别是有机和生物 材料的相容性等,从而使得这类材料具有丰富的物理化学性能(如酸碱催化、氧化还原催化、光电化学 等)并可作为聚合物/ 生物质的载体。 图1摇 层状双金属氢氧化物结构[3] 摇 摇 随着现代分析技术和测试手段的发展,人们对LDHs结构和性能的研究不断深入,其应用由催化扩 展到医学、环保等领域。 近年来,基于超分子化学与组装等概念,有关LDHs 的研究发展迅速,在前驱体 制备、结构表征、超分子结构模型建立、插层组装动力学和机理、组装体功能开发等诸多方面取得了较大 [4] 进展 。 * 基金资助:国家自然科学基金项目(No ** 通讯联系人,E鄄mail:jhe@aust.edu.cn 摇 第4期 何杰 等:层状双金属氢氧化物及其应用 39 1摇 LDHs的制备与基本性质 1.1摇 制备 [5] [6] [7] [8] 摇 摇 LDHs的实验室制备通常采用共沉淀法 、水热法 、阴离子交换法 以及焙烧复原法 等。 共沉 淀法和水热法可一步合成简单阴离子型LDHs,其中共沉淀法制备所得的材料晶型较好、粒度均匀;而水 热法在一定的温度和压力条件下可使得到的材料纯度高、分散性好、颗粒均匀、晶体生长完整。 阴离子 交换法和焙烧复原法则用于合成特殊的阴离子型LDHs,用以拓展LDHs 的应用领域。 1.2摇 LDHs的基本性质 1.2.1摇 层板的酸碱双功能性 摇 摇 LDHs层板结构是由两种不同金属氧八面体通过共边连接而成,层板上具