类水滑石制备及应用.docVIP

PAGE PAGE 2 类水滑石材料制备及其应用 目录 TOC \o 1-3 \u 目录 1 1 水滑石的结构及性质 2 2 水滑石的制备方法[2] 3 2.1水热法 3 2.2沉淀法 3 2.3诱导水解法 3 2.4热处理的重新水合法 4 2.5离子交换法 4 2.6焙烧还原法 4 2.7溶胶-凝胶法 4 3 水滑石的研究进展及其应用 5 3.1HTLc的制备、结构解析及合成机理方面 5 3.2LDHs 及 HTLc 的吸附性能及吸附机理的研究 5 3.3利用 LDHs 及 HTLc 制备功能复合材料方面 5 3.4LDHs 及 HTLc 在催化研究领域方面 6 3.5LDHs 及 HTLc 的片层剥离研究方面 6 3.6LDHs 及 HTLc 的生物制剂研究方面 7 3.7LDHs 及 HTLc 的紫外阻隔研究方面 7 4 水滑石研究存在的问题 7 参考文献 9 1 水滑石的结构及性质 水滑石类化合物又称层状的双金属氢氧化物(Layered Double Hydrotalcides, 简称LDHs或HTLc)，天然存在的水滑石只有镁铝水滑石，其他均为类水滑石，是一类阴离子插层的层状无机功能材料。层状双金属氢氧化物(LDHs)具有二维层板状结构。水滑石类化合物的化学组成通式为[M2+(1-x)M3+x(OH)2]x-[An-]x/n?2H2O，其中M2+为二价金属阳离子(如 Mg2+, Zn2+,Cu2+, Ni2+等), M3+为三价金属阳离子(如Al3+, Fe3+, Cr3+,Ga3+等)，且占据了水镁石（Mg(OH)2）层板的八面体孔，其中，x=M3+/(M2++M3+)，An-为层间的阴离子或阴离子基团。层间组成：阴离子；保证了 LDHs 的电荷守恒。由于LDHs 层板阳离子排列的均匀有序性，通过煅烧后的 LDHs 经过还原，可以得到高分散的负载型金属催化剂[1]。 水滑石类化合物的特殊结构使其具有特殊的性能： 1)层板化学组成的可调控性：层状化合物的片层能够应用于纳米复合材料或者成为无机或有机纳米材料的构件，可以通过重新排列或组装，形成新的纳米复合材料、多分子纳米膜等结构。 2)层间离子种类及数量的可调控性：层间阴离子 CO32-可被 NO3-和 Cl-等简单的无机阴离子取代，也可被体积较大的同多和杂多金属含氧酸盐取代，还可以被不同体积的有机阴离子替代。 3)晶粒尺寸及其分布的可调控性：其结构为六边形的层状结构，金属离子位于层板上，层板的厚度与层间插入的阴离子大小有关。 4）记忆效应：在某一特定的温度下，将合成的镁铝水滑石焙烧一定时间，使镁铝水滑石层间和板层上的—OH或结晶水蒸发、层间的CO32-分解为CO2，形成稳定的具有较高比表面积的双金属复合氧化物，并将此时焙烧的产物投入到含有预期阴离子的溶液或蒸汽中，利用“记忆效应”，新的阴离子会插入到板层之间，水滑石的结构得到重组，形成含有新的阴离子的插层柱撑水滑石。 5）热稳定性：水滑石具有特殊的结构和组成，受热分解时易吸收大量热，可降低材料表面的温度，使塑料的热分解能力和燃烧率大大降低；分解释放出的二氧化碳a和水能稀释、阻隔可燃性气体；分解产物是碱性多孔物质，比表面大，能吸附酸性气体，同时其与塑料燃烧时表面的炭化产物结合生成保护膜，因而具有阻燃和抑烟的双重功能[2]。 HTLc具有表面微孔性、离子交换性、层板正电性、记忆恢复性等特征，可以将其他组分( 例如某些特定的无机或有机材料)与其层板进行组装获得。由于其具有特殊的层状结构和表面化学特性，从而使之具备碱性、层板上的阳离子可调配性、层板之间的阴离子可交换性、结构可恢复性及选择性吸附和催化等性能。因而在催化剂、离子交换与吸附、医药等领域具有巨大的应用潜力。 2 水滑石的制备方法[2] 天然的 Mg-Al-LDHs 矿石储量很小，而且自然形成的水滑石矿石成分复杂，一些杂质很难从矿石中去除，所以，水滑石化合物一般是由人工的方法合成的。由于不同粒径、晶相及层间距的水滑石具有不同的物理、化学性质，因而，制备与应用是目前该领域研究的热点。 关于 HTLcs 的合成方法很多.诸如水热法；盐碱沉淀法；还有诱导水解法与热处理 HTLcs 的重新水合法；离子交换法；焙烧还原法；溶胶-凝胶法等。 2.1水热法 水热法是目前无机功能材料比较常用的制备手段，其基本原理是在较高压力和温度下，水作为溶剂，在高温和水的自生压力下完成的化学反应方法。利用此法制备水滑石层状化合物有许多优点，如产物直接能够生成晶态，不需要煅烧晶化，且能够减少在煅烧过程中产生的团聚，粒度较均匀，形态较规则等。水热方法是目前制备镁铝水滑石和各种类水滑石是比较常用的方法。用水热法