二元层状氢氧化物盐及其插层材料的制备和表征_刘洁翔.caj

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两性表面活性剂插层GO-LDH的制备和性能

两性表面活性剂插层GO-LDH的制备和性能刘洁翔;刘昌霞;陈璐佳;张晓光【摘要】以层状氧化石墨烯-锌铝类水滑石(GO-LDH)为主体,两性表面活性剂(ZS)(十二烷基羧基甜菜碱(DCB)、十二烷基磺基甜菜碱(DSB)和N-十二烷基-β-氨基丙酸钠(DAP))为客体,制备ZS/GO-LDH杂化物.采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重/差热分析(TGA/DTA)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行表征,考察制备方法、表面活性剂用量、溶剂和反应时间等对杂化物结构的影响.结果表明,采用离子交换法成功将DCB和DSB插层GO-LDH.以水为溶剂合成的DCB/GO-LDH和DSB/GO-LDH层间距分别为2.87～3.29、3.48 nm,比N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂制备的杂化物(1.25和1.31 nm)更大.另外,DCB/GO-LDH和DSB/GO-LDH的热分解行为与对应的DCB/GO和DSB/GO类似,但前者中DSB的燃烧温度比后者高45℃,这可能与其和层板相互作用强度有关.此外,研究了CPF-DCB/GO-LDH在pH=5.0和6.8的缓冲液中毒死蜱(CPF)的释放行为.结果表明CPF-DCB/GO-LDH具有一定的缓释性能,释放行为可以用准二级动力学和抛物线扩散模型来描述.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】11页(P844-854)【关键词】锌铝类水滑石;氧化石墨烯;两性表面活性剂;杂化材料【作者】刘洁翔;刘昌霞;陈璐佳;张晓光【作者单位】河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;南开大学化学学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】O641.81+3;O641.24+10 引言氧化石墨烯(GO)作为一种重要的二维碳材料[1]，其作为药物载体的研究报道近年来迅速增加[2-5]。

2D层状材料的燃料油氧化脱硫研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期2D 层状材料的燃料油氧化脱硫研究进展杨雪，刘可，张程翔，李东霖，王江芹，杨万亮（贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳 550025）摘要：二维（2D ）层状材料因其独特的性质在燃料油氧化脱硫领域应用广泛，如石墨烯和类石墨烯材料（如类石墨相氮化碳和六方氮化硼等）、2D 硅基材料、层状双金属氢氧化物、MXene 、2D 金属有机骨架材料、二硫化钼等。

本文从不同2D 层状材料出发，综述了如何构建催化氧化脱硫催化剂、催化剂脱硫效率以及脱硫过程和机制，并对2D 层状材料在氧化脱硫领域的研究现状进行了梳理。

然而，普通的2D 层状材料大多因为材料本身的催化性能不足，不能直接应用于燃料油氧化脱硫工艺。

因此，研究人员通过制造缺陷、元素掺杂、官能团改性和负载活性位点等方法对2D 层状材料进行改性并将其应用于催化氧化脱硫工艺。

最后，本文对2D 层状材料在氧化脱硫领域的研究方向提出了展望，指出了构建具有可控、开放2D 传输孔道的2D 层状氧化脱硫催化剂是未来脱硫领域研究的重要方向之一。

关键词：二维材料；燃料油；催化；氧化脱硫；二维孔道中图分类号：TE624；TQ426 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0422-15Research progress of 2D layered materials for fuel oiloxidation desulfurizationYANG Xue ，LIU Ke ，ZHANG Chengxiang ，LI Donglin ，WANG Jiangqin ，YANG Wanliang(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China)Abstract: Two dimensional (2D) layered materials are widely used in the field of oxidative desulfurization of fuel oil due to their unique properties, such as graphene and other graphene-like materials (such as graphitic carbon nitride and hexagonal boron nitride), 2D silicon-based materials, layered double hydroxides, MXene, 2D metal-organic frameworks, molybdenum disulfide, etc . Starting from different 2D layered materials, this paper summarized how to build catalytic oxidation desulfurization catalysts, catalyst desulfurization efficiency, desulfurization process and mechanism, and combed the research status of 2D layered materials in the field of oxidative desulfurization. Nevertheless, most ordinary 2D layered materials cannot be directly applied to fuel oil oxidation desulfurization process because of their insufficient catalytic performance. Therefore, researchers modified 2D layered materials by manufacturing defects, element doping, functional group modification and loading active sites, and applied them to catalytic oxidation desulfurization process. Finally, this article presentes prospects for the research direction of 2D layered materials in the field of oxidative desulfurization, and pointes out that constructing 2D layered oxidative desulfurization catalysts with controllable and open 2D transport channels was one of综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0259收稿日期：2023-02-24；修改稿日期：2023-04-26。

新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展

第49卷2021年1月第1期第55-64页材料工程J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n gV o l.49J a n.2021N o.1p p.55-64新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展A d v a n c e s i na n t i b a c t e r i a l r e s e a r c hb a s e do nt w o-d i m e n s i o n a l n a n o-m a t e r i a l s周璇,郑云飞,贾绮林,张斐然(北京大学口腔医院,北京100081)Z H O U X u a n,Z H E N G Y u n-f e i,J I A Q i-l i n,Z H A N GF e i-r a n(P e k i n g U n i v e r s i t y H o s p i t a l o f S t o m a t o l o g y,B e i j i n g100081,C h i n a)摘要:近年来,抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播,新型抗菌药物的开发刻不容缓㊂随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择㊂本文综述了石墨烯及其衍生物(GM s)㊁过渡金属硫化物(TM D s)㊁层状双氢氧化物(L D H s)及M X e n e s二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道,讨论了材料的抗菌机制,例如物理/机械损伤㊁脂质提取㊁氧化应激和光热/光动力效应等㊂最后,本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望:(1)材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体;(2)优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力;(3)拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层,实现简易的原位消毒,有望应用于无菌医疗设备中㊂关键词:二维层状纳米材料;抗菌;石墨烯;二硫化钼;层状双氢氧化物;M X e n e sd o i:10.11868/j.i s s n.1001-4381.2020.000360中图分类号:R978文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2021)01-0055-10A b s t r a c t:I n r e c e n t y e a r s,a n t i b i o t i c-r e s i s t a n tb a c t e r i a l s t r a i n sh a v es p r e a dr a p i d l y a n dw i d e l y a r o u n d t h ew o r l d.N e w a n t i b a c t e r i a ld r u g sh a v ee m e r g e dt od e v e l o p.W i t ht h ed e v e l o p m e n to fb i o l o g i c a l n a n o t e c h n o l o g y,t w o-d i m e n s i o n a ln a n o m a t e r i a l sh a v eb e c o m eav e r y p r o m i s i n g a l t e r n a t i v ef o rt h e t r e a t m e n to f a n t i b i o t i c-r e s i s t a n tb a c t e r i a.B a s e do nt h e r e c e n t l i t e r a t u r e,t h es t r u c t u r a l f e a t u r e sa n d a n t i b a c t e r i a la p p l i c a t i o n so f g r a p h e n e m a t e r i a l s(GM s),t r a n s i t i o n-m e t a ld i c h a l c o g e d e s(T M D s), l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s(L D H s)a n d M X e n e s w e r ee l a b o r a t e d,t h ea n t i b a c t e r i a lm e c h a n i s m so f t h o s e m a t e r i a l s w e r e d i s c u s s e d,s u c h a s p h y s i c a l/m e c h a n i c a ld a m a g e,l i p i d e x t r a c t i o n,o x i d a t i v e s t r e s s,a n d p h o t o t h e r m a l/p h o t o d y n a m i ce f f e c t s,e t c.F i n a l l y,t h ea n t i b a c t e r i a l r e s e a r c h p r o g r e s sa n d c h a l l e n g e s o f t w o-d i m e n s i o n a ln a n o m a t e r i a l sw e r e p r o s p e c t e d:(1)2D m a t e r i a l sh a sau n i q u es p a c e s t r u c t u r e a n d e x c e l l e n t b i o c o m p a t i b i l i t y,s o i t c a nb eu s e da s a n i d e a l c a r r i e r f o r a n t i b a c t e r i a l d r u g s;(2)t h em a t e r i a l h a s p h o t o d y n a m i c a n d p h o t o t h e r m a l b a c t e r i c i d a l e f f e c t s,s o i th a s a s t r o n gp o t e n t i a l t o c u r e l o c a l s k i n i n f e c t i o n s;(3)i t c a nb em a d e i n t oa n t i b a c t e r i a l c o a t i n g s t oa c h i e v es i m p l e i n-s i t u d i s i n f e c t i o na p p l y i n g t o s t e r i l em e d i c a l e q u i p m e n t i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:2Dn a n o m a t e r i a l;a n t i b a c t e r i a l;g r a p h e n e;M o S2;L D H s;M X e n e s抗生素作为20世纪医学史上最伟大的发现之一,迄今为止已经挽救了无数人的生命㊂但是由于近年来人们对抗生素使用的认知不足,抗生素滥用情况严重,全球每年约70万人死于抗生素耐药㊂抗生素的耐药机制主要包括两方面:第一,通过抗生素靶标基因的突变来降低药物与靶标蛋白的亲和力;第二,通过外排泵的过表达㊁细菌质膜通透性的改变或者产生灭活抗生素的酶来降低细胞内抗生素的浓度[1]㊂针对抗生素耐药的现状,根据世界卫生组织(WH O)的报道,如果耐药菌无法得到很好的控制,预计到2050年由抗生素耐药导致的死亡人数将增加至每年1000万人[2]㊂上述事实表明新型抗菌药物的开发刻不容缓,而随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择㊂二维层状纳米材料是指在某一维度厚度为0.1~ 100n m,而在另一维度上可以无限延伸的材料,主要材料工程2021年1月包括石墨烯及其衍生物(GM s)㊁过渡金属硫化物(T M D s)㊁层状双氢氧化物(L D H s)及M X e n e s等[3]㊂二维层状纳米材料与其他零维或者块状材料相比,在抗菌应用上具有多项优势㊂首先,二维层状纳米材料具有超大的比表面积,可以作为抗菌药物的合适载体㊂其次,二维纳米材料具有出色的电子㊁光学及热学性能,使其可以通过物理或化学途径杀灭细菌,大大降低细菌耐药性的产生㊂本文通过对各类二维层状纳米材料抗菌活性及抗菌机制的阐述,旨在帮助促进具有高抗菌活性和出色生物安全性的新型二维层状纳米材料的进一步研发㊂1石墨烯及其衍生物的抗菌研究进展石墨烯是由许多s p2杂化碳原子组成的具有六角形晶体结构的二维纳米片层,其单层厚度仅有0.335n m[4]㊂在石墨烯及其衍生物的研究中,目前以氧化石墨烯(G O)和还原氧化石墨烯(r G O)作为抗菌材料居多㊂氧化石墨烯(G O)的s p2碳片层结构和含氧官能团(如羧基,羟基和环氧基)使其具有特别的物理化学性能,如优异的导热性㊁电子传递特性和光学特性,高比表面积㊁高催化活性等[5]㊂因此石墨烯材料在抗菌领域具有极好的应用前景㊂L i u等[6]以大肠杆菌作为指示菌种,评估4种石墨基材料石墨(G t)㊁氧化石墨(G t O)㊁氧化石墨烯(G O)和还原氧化石墨烯(r G O)的抗菌性能㊂结果表明,在相同条件下,等浓度(40μg/m L)的G t,G t O,G O 和r G O与大肠杆菌共孵育时,氧化石墨烯(G O)表现出最高的抗菌活性(69.3%),且石墨烯基材料的抗菌活性与其浓度呈正相关,随着G O或r G O浓度的增加,大肠杆菌的活力逐渐降低㊂扫描电镜图像显示,当细菌与G O或r G O直接接触后,细菌胞膜表面即产生膜应力,从而导致细菌胞膜结构破坏㊁细胞内容物泄漏㊂此外,在氧化应激实验中发现这4种材料均可以氧化谷胱甘肽,但未检测到活性氧(R O S)的产生,且电导率高的r G O和G t比绝缘的G O和G t O具有更好的氧化能力㊂因此,作者提出石墨烯基材料的三步抗菌机制:首先细菌黏附于材料表面,然后通过石墨烯纳米片的锐利边缘刺破细胞膜,最后通过氧化应激反应破坏细菌的重要组分而导致细菌死亡㊂石墨烯的抗菌活性源于其特有的理化特性,故其抗菌性受多种因素的影响,例如石墨烯基材料的横向尺寸㊁层数㊁表面化学性质等㊂目前已提出的抗菌机制主要包括物理杀菌和化学氧化应激杀菌㊂T u等[7]从分子动力学角度展示了石墨烯诱导的大肠杆菌细胞膜破裂的两种物理作用机制:(1)通过纳米片边缘直接的物理切割;(2)通过破坏性地提取脂质分子,即悬浮在细菌胞膜上方的石墨烯纳米片可以在几十到几百纳秒内插入到大肠杆菌的内外膜中,通过大量提取细菌胞膜中的磷脂成分而使细菌迅速裂解死亡㊂除了边缘切割及提取脂质分子作用外,石墨烯纳米片的平面在抗菌过程中也起着至关重要的作用㊂例如,巨大的石墨烯基纳米片通过包裹细菌使其与外界养分隔绝而达到灭菌效果㊂L i u等[8]研究了氧化石墨烯(G O)的横向尺寸对大肠杆菌抗菌活性的影响㊂结果发现,G O纳米片的抗菌能力与其横向尺寸大小呈正相关,横向尺寸较大的G O纳米片显示出更强的抗菌活性㊂较大尺寸的G O纳米片(40μg/m L)与大肠杆菌孵育1h即可导致89%的细菌死亡㊂作者还发现具有不同横向尺寸的G O纳米片对谷胱甘肽的氧化能力是相似的,这表明不同大小的G O纳米片的抗菌能力不是由其氧化能力的差异所决定㊂在原子力显微镜下观察到较大的G O纳米片更容易覆盖细胞,细菌被完全覆盖后即与外界环境隔离开来,导致其营养被剥夺从而无法增殖;而较小的G O纳米片无法有效地将细菌与环境隔离,因此抗菌活性较低㊂此外,石墨烯基材料的层数也影响其抗菌性能㊂M a n g a d l a o等[9]使用L a n g m u i r-B l o d g e t t(L B)技术将G O纳米片逐层沉积于聚对苯二甲酸乙二酯(P E T)基板上,观察到材料的抗菌活性随着层数的增加而增加,相较于二层和单层,三层G O纳米片表现出最高的抗菌活性(89%)㊂作者认为通过L B技术将包含边缘在内的整个G O纳米片固定于基板表面,消除了其刺穿和包裹细菌的可能性,因此该研究中的G O抗菌活性主要依赖于纳米片平面的杀菌特性㊂D a l l a v a l l e等[10]从分子动力学角度说明了较大的石墨烯纳米片平面可直接铺展于细胞膜表面,造成脂质分子被翻转从而对胞膜造成破坏㊂除与细菌之间的物理作用外,氧化应激是石墨烯类纳米材料另一种广为接受的抗菌机制㊂石墨烯类纳米材料诱导的氧化应激途径可分为两种:活性氧(R O S)依赖性途径和R O S非依赖性途径㊂前者涉及单线态氧(1O2)㊁超氧阴离子(㊃O-2)㊁过氧化氢(H2O2)和羟基自由基(㊃O H)等R O S的产生和积累;后者则通过电荷转移而非R O S的产生而消耗细菌内的抗氧化剂㊂氧化应激会导致脂质过氧化,从而破坏细菌的膜结构;其还可能促使蛋白质㊁D N A㊁R N A等生物大分子功能失调,最终杀死细菌㊂无论是通过何种途径,氧化应激都在杀灭细菌过程中发挥着不可或缺的作用[11-12]㊂Z h a o等[13]深入研究了G O与大肠杆菌接触后发生的氧化应激过程㊂结果发现在共孵育的65第49卷第1期新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展前30m i n内,G O组产生的㊃O-2是对照组的3倍,因此作者认为G O与大肠杆菌中的细胞色素c相互作用后,细胞内呼吸链中的电子转移至细胞外氧分子中,从而产生超氧阴离子(㊃O-2)㊂在此还原过程由于中断了细菌呼吸链以及诱导产生㊃O-2相关的氧化应激,而导致细菌死亡㊂G u r u n a t h a n等[14]在研究G O和r G O对铜绿假单胞菌的抗菌作用时,发现G O和r G O 处理组细菌中的R O S水平分别比对照组中的R O S水平高3.8倍和2.7倍,由此作者认为R O S诱导产生的氧化应激是其有效杀菌的关键机制㊂但是,L i等[15]使用革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌作为指示菌株,在研究导体C u㊁半导体G e和绝缘体S i O2表面结合单层石墨烯膜的复合材料抗菌性能中发现,C u和G e表面的石墨烯膜可以明显抑制两种细菌的生长,但S i O2表面的石墨烯膜未表现出明显的抑菌效应㊂作者提出石墨烯的抗菌活性不是源于活性氧(R O S)介导的破坏,而是源于电子从细菌胞膜转移至石墨烯过程中产生的膜损伤作用㊂呼吸链中的电子转移是细菌新陈代谢的基础,而在细菌膜-石墨烯-C u相互接触的能量结构中,电子很容易从微生物膜转移到石墨烯膜,然后转移到下面的导体C u上,形成电子转移通路㊂菌膜中的电子被迅速提取,直至细菌失活㊂但在细菌膜-石墨烯-绝缘体S i O2中未形成有效电路,故其对革兰氏阴性大肠杆菌细胞和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌均没有明显的杀菌活性㊂由于石墨烯材料具有高比表面积,在低能量激光照射后具有优异的光催化活性,不仅能够高效地将光能转换为热能,同时还能产生活性氧,达到光热和光动力协同杀菌的效果㊂且细菌无法通过对纳米小分子的摄取减少或者外排增加来抵抗石墨烯基材料的抗菌作用,因此光动力和光热抗菌治疗相对比于传统的抗生素疗法更不易产生耐药性㊂T a n等[16]研究了在低能量激光的照射下,还原型氧化石墨烯/银(r G O/A g)复合纳米材料对大肠杆菌及多重耐药菌肺炎克雷伯氏菌的抗菌性能及其机制㊂结果显示,在未经激光照射的r G O/A g复合纳米材料治疗的组中,大肠杆菌的生存率仅降低到约35%;而在激光照射后,大肠杆菌的生存率降低到约1.8%㊂当r G O/A g N P s溶液暴露于激光照射10m i n后,溶液的温度迅速升高㊂在荧光核酸染料标记受损菌膜的实验中显示在引入r G O/A g纳米复合材料的光热效应时,细菌胞膜受损更明显㊂特定浓度的r G O/A g复合纳米材料可通过光热效应达到100%杀灭大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌的效果㊂最近,R o m e r o等[17]研究了在波长为630n m的L E D光下G O的抗菌光动力和光热效应㊂作者通过D P B F检测证实了G O在光激发下产生大量单线态氧(1O2),同时在光热温度测量中证实了在65mW/c m2的光照射约16m i n时G O水溶液可达到55~60ħ㊂在光热效应(P T T)/光动力效应(P D T)的双重作用下,高剂量光照后G O可达到完全消除大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的效果㊂综上所述,石墨烯及其衍生物的抗菌机制可以总结为以下5点[18]:(1)物理切割途径,即细菌与石墨烯基材料直接接触后,材料锋利的片层刺穿细菌胞膜,引起细胞内容物的流出,而杀死细菌;(2)氧化应激途径,即细胞膜与石墨烯基材料直接接触后,通过电荷的转移或R O S的产生,刺激自由基反应,从而破坏细菌的膜结构及重要的生物大分子而死亡;(3)破坏脂质分子途径,即石墨烯纳米片可在短时间内插入细菌胞膜中,抽取其中的磷脂成分,或者直接铺展于胞膜表面引发脂质分子翻转,最终导致细菌裂解死亡;(4)营养剥夺途径,即大面积的石墨烯基纳米片覆盖在细菌表面,通过包裹的方式使细菌与周围环境隔离,造成营养剥夺,从而抑制细菌生长;(5)光热/光动力效应,即当石墨烯基材料与光照结合时,利用其优异的光催化活性,在细菌局部产生活性氧自由基和释放热量,达到光动力学和光热灭菌效果㊂尽管石墨烯基材料具有有效的抗菌活性,但仍有一些特性限制了其实际应用㊂例如,石墨烯在电解质溶液中会发生不可逆的聚集或者被氧化,从而限制了其在日常条件下的储存㊂此外,高浓度的石墨烯基材料在生物体中存在一定的毒性㊂A g,C u,S n等无机纳米材料和一些有机聚合物等也存在抗菌效率较低或生物相容性较差等问题㊂如表1所示,目前已有大量研究通过合成多种石墨烯基纳米复合物以增强材料的抗菌活性并提升其生物相容性㊂由于石墨烯基材料具有巨大的比表面积,丰富的可修饰官能团和独特的2D 结构,这些特性保证了其与多种材料有效结合㊂每种材料都有其局限性,但我们可以通过形成石墨烯纳米复合物来克服㊂最近,J i a n等[19]制备出一种聚六亚甲基胍盐酸盐结合氧化石墨烯(MG O)的聚氨酯(T P U)多孔膜作为抗菌伤口敷料,其具有良好的生物相容性㊁优异的水蒸气透过率和持久的广谱抗菌性能㊂在体内实验中,作者将50μL大肠杆菌和金黄色葡萄球菌混合滴加至皮肤伤口表面,建立小鼠感染伤口模型㊂在伤口愈合过程中,与无菌伤口空白组㊁无菌纱布覆盖的对照组㊁P HMG-T P U处理组及G O-T P U处理组相比,MG O-T P U复合多孔膜可为伤口提供相对无菌的环境,并在伤口愈合过程中促进上皮形成,从而显著加快感染伤口的愈合速度(见图1)㊂75材料工程2021年1月表1 石墨烯基纳米复合物的抗菌研究[20-29]T a b l e 1 A n t i b a c t e r i a l r e s e a r c hb a s e do n g r a p h e n e c o m po s i t en a n o m a t e r i a l s [20-29]C o m po s i t e s T a r g e t s pe c i e s O pt i m a lm a s s c o n c e n t r a t i o n E f f i c a c y R e f e r e n c e P E I -r G O -A g N P s E .c o l i ;S .a u r e u s 0.1m g/L E .c o l i :(93.7ʃ0.5)%S .a u r e u s :(96.1ʃ0.9)%[20]G O -A g E .c o l i ;S .a u r e u s A g/G O1ʒ1,10μg /m L E .c o l i :80%S .a u r e u s :76%[21]G O -P E G -A g E .c o l i ;S .a u r e u s10μg/m L E .c o l i:100%S .a u r e u s:95.3%[22]G r a p h e n e -F e A gB .s u b t i l i s;E .c o l i S .a u r e u s B .s u b t i l i s :2μg/m L E .c o l i :100μg /m L S .a u r e u s :200μg /m L B .s u b t i l i s :(99.6ʃ1)%E .c o l i :(90.23ʃ2.75)%S .a u r e u s :(99.6ʃ1.75)%[23]P L L -r G O -C u N P s E .c o l i ;S .a u r e u s100m g/L E .c o l i:(99.990ʃ0.002)%S .a u r e u s :(99.581:ʃ0.012)%[24]C u N P -i n c o r po r a t e d M I -d P GE .c o l i ;S .a u r e u s K a n a m y c i n -r e s i s t a n t E .c o l iA s s u r f a c e c o a t i n gE .c o l i :>99.99%S .a u r e u s :>99.99%K a n a m yc i n -r e s i s t a n t E .c o l i :>99.99%[25]S n O 2@g r a p h e n e P .a e r u gi n o s a :S .a u r e u s:0.5m g /m L P .a e r u gi n o s a :99.96%S .a u r e u s :99.99%[26]G r a p h e n e /N i O E .c o l i:P .a e r u gi n o s a 10m g /m L E .c o l i:100%P .a e r u g i n o s a :100%[27]g u a n i d i n e -m o d i f i e d g r a p h e n e E .c o l i 20μg /m L E .c o l i :99.9%[28]R G O -g-P 3T O P A E .c o l i2.5μg/m L E .c o l i :100%[29]2 过渡金属硫化物的抗菌研究进展过渡金属硫化物(t r a n s i t i o n -m e t a l d i c h a l c o ge n i d e s ,T M D s)是一组化学式为MX 2的层状化合物,其中M 是周期表第4至10组(通常是M o ,W 等)中的过渡金属元素,X 是硫属元素(S ,S e ,或T e ),T M D s 在结构上类似于石墨烯㊂鉴于M o 是人体内某些酶中必不可少的微量元素,而S 是蛋白质中常见的生物元素,因此M o S 2是所有TM D s 在生物医学应用中的最佳选择㊂M o S 2在其结构上类似于 S ㊃M o ㊃S 的三明治夹心结构,即中间一层M o 原子夹在两层S 原子层之间,层与层之间通过范德华力结合[30](见图2)㊂M o S 2具有3种形式的晶体结构,分别为1T ,2H 和3R ,其中2H型在自然状态下最为稳定[31]㊂M o S 2纳米片特有的层状结构因具有超高比表面积及大量活性位点,在光催化及其抗菌领域中具有广阔应用潜力㊂2014年,Y a n g 等[32]首次提出M o S 2纳米片具有良好的抑菌性能㊂研究结果表明,通过化学剥落法获得的M o S 2纳米片比其母体M o S 2粉末具有明显更强的抗菌活性㊂为探究M o S 2纳米片的抗菌机制,作者通过实验得出M o S 2纳米片可以产生RO S ,且其对细菌中谷胱甘肽的氧化水平与材料孵育时间和浓度呈正相关㊂研究认为,M o S 2纳米片的抗菌作用是由两部分组成,一方面源于M o S 2纳米片-细菌接触所引起的膜应力,另一方面源于R O S 依赖及非依赖性途径引起的氧化应激㊂W u 等[33]也观察到M o S 2纳米片可以通过氧化应激及膜损伤来产生抗菌效应㊂随着M o S 2纳米片浓度的增加,大肠杆菌的存活率降低,乳酸脱氢酶的释放增加,且细胞内活性氧的浓度也急剧增加㊂代谢组学分析表明,高浓度的M o S 2纳米片(100,1000μg /m L )可显著影响大肠杆菌的代谢活性,包括甘氨酸㊁丝氨酸和苏氨酸代谢㊁蛋白质生物合成㊁尿素循环和丙酮酸代谢㊂T a n g 等[34]将垂直排列的M o S 2纳米片涂覆于钛基底上㊂尽管其在黑暗条件下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有明显的抗菌活性,但抗菌机制不同㊂金黄色葡萄球菌与各种M o S 2涂层的样品一同孵育时会产生不同大小的抑菌圈,但大肠杆菌与其共同孵育时,未产生抑菌效果㊂这表明M o S 2涂层对金黄色葡萄球菌具有离子释放杀伤作用,但释放的离子不会损伤大肠杆菌㊂因此实验中大肠杆菌仅可被M o S 2纳米片所诱导产生的R O S 杀死,而R O S 和M o S 2涂层所释放的离子两者均可以对金黄色葡萄球菌产生杀伤效应㊂此外,实验中将铁元素掺杂到M o S 2纳米片中,可触发F e n t o n 样反应以促进R O S 85第49卷第1期新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展图1 不同处理组小鼠感染伤口的照片[19](a )空白组(未受细菌感染的伤口);(b)对照组(无菌凡士林纱布覆盖的感染伤口);(c )P HM G 0.5-T P U 处理组;(d )G O 0.5-T P U 处理组;(e )M G O 0.5-T P U 处理组F i g .1 P h o t o g r a p h s o f i n f e c t e dw o u n d s i nm i c ew i t hd i f f e r e n t t r e a t m e n t g r o u ps [19](a )b l a n k (w o u n dw i t h o u t a n y tr e a t m e n t );(b )c o n t r o l (s t e r i l e v a s e l i n e g a u z e c o v e r e dw o u n d );(c )P HM G 0.5-T P U ;(d )G O 0.5-T P U ;(e )MG O 0.5-T P U的产生而增强涂层的抗菌活性㊂因此作者提出为提高M o S 2在较低浓度下的杀菌效果,可以采用以下策略:(1)材料表面官能化;(2)装载抗菌药物;(3)充分利用其光催化活性的优势㊂P a n d i t 等[35]通过使用不同电荷的硫醇配体对M o S 2纳米片进行表面官能化㊂其中在带正电荷配体95材料工程2021年1月图2 M o S2纳米片的三维模式图[27]F i g.23Dr e p r e s e n t a t i o no f t h e s t r u c t u r e o fM o S2n a n o s h e e t s[27]的M o S2纳米片中,通过改变烷烃链的长度赋予配体不同的疏水性能㊂由此研究表面官能化的M o S2纳米片对革兰氏阳性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(M R S A)和革兰氏阴性铜绿假单胞菌的抗菌性能㊂结果表明,由于细菌表面带负电荷,带正电荷配体的M o S2纳米片可以有效地使细菌附着于材料表面,从而增强了氧化应激对细菌的影响㊂随后,当在带正电荷配体的M o S2纳米片上引入更长的烷烃链时,由于长烷烃链与细菌胞膜之间优异的疏水作用,使得细菌的胞膜快速去极化,从而导致细菌迅速死亡㊂此外,本次实验还表明表面官能化的M o S2纳米片比未修饰的M o S2纳米片产生更少的活性氧㊂因此作者认为未修饰的M o S2纳米片主要通过产生R O S起抗菌作用,而本次表面官能化的M o S2纳米片则通过不依赖R O S的氧化应激和细胞膜去极化两方面的协同机制发挥有效抗菌活性㊂B e g u m等[36]合成了蜂胶抗菌肽(AM P)和M o S2纳米片的组合抗菌剂,该组合物通过光热疗法(P T T)㊁光动力疗法(P D T)和抗菌肽的协同作用,达到100%灭活耐多药细菌(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌㊁耐药性大肠杆菌㊁肺炎克雷伯菌)的效果㊂该实验表明,单独使用低能量激光照射M o S2纳米片时,通过产生光热和光动力效应仅可杀灭45%的耐多药细菌;单独使用蜂胶抗菌肽(AM P)时,通过靶向破坏细菌胞膜仅可杀灭20%的耐多药细菌;但在两者协同作用时,蜂胶抗菌肽(AM P)首先在耐多药菌胞膜表面形成小孔,随后在激光触发的P D T和P T T期间,小孔将有助于有效扩散热量和R O S,达到协同多峰杀菌效果㊂最近,Z h a n g等[37]设计了C u S@M o S2纳米复合物水凝胶,发现其在660n m可见光和808n m近红外光双激光照射下可以短时间内杀死99.3%的大肠杆菌和99.5%的金黄色葡萄球菌㊂C u S和M o S2在紫外到近红外区域都具有很强的吸收峰,从而在材料表面形成光激发和等离子体激元诱导的电子和空穴,累积的电子与O2结合形成1O2,空穴直接转化为㊃O H,两种活性氧通过氧化细胞内的蛋白和脂质来破坏细菌胞膜和细胞壁㊂同时,在光催化过程中,材料表面通过等离子体激元共振产生大量的热量,升高的温度既降低了细菌活性也提高了细菌胞膜的通透性,使R O S可以更容易渗透到细菌内发挥氧化应激作用,从而导致两种细菌在15m i n内即被有效杀死㊂此外,为了评估C u S@ M o S2纳米复合物水凝胶在双激光照射下的实际抗菌性能,作者建立了小鼠皮肤伤口感染模型㊂结果表明与无菌敷料处理组及单纯水凝胶处理组相比,C u S@ M o S2水凝胶处理组显示出更佳的抗菌效果,小鼠伤口愈合速度明显加快㊂R O S的产生在此愈合过程中起着重要作用㊂3层状双氢氧化物的抗菌研究进展层状双氢氧化物(l a y e r e d d o u b l e h y d r o x i d e s, L D H s),是具有典型层状结构的无机功能材料㊂化学分子式为[M2+1-X M3+X(O H)2]X+[(A n-)x/n㊃m H2O] (M2+为二价金属阳离子;M3+为三价金属阳离子;A n-为插层阴离子)㊂由于其层板带有正电荷,层间的阴离子与层板之间可通过静电引力或氢键的方式相结合㊂另外,在层板之间,还存在一定数量的起稳定层状结构作用的水分子㊂在低于200ħ的温度下加热时,可脱去层间水分子,且此时层状结构不被破坏[38]㊂L D H s化学惰性高,因此具有良好的生物相容性,可在生物医学领域进行广泛应用㊂例如,其中一种称为水滑石的L D H s,其成分为M g6A l2(C O3)(O H)16㊃4H2O,能够有效地抑制胃蛋白酶的活性,药效显著且持久,目前已作为抗酸药商品化使用了20多年[39]㊂L D H s的层板具有可调控性,许多具有抗菌性能的金属元素可以调控进入L D H s的层板中㊂C a r j a 等[40]将A g N P s负载于Z nL D H s上,发现与未负载的银纳米材料相比,A g/Z nL D H s表现出更稳定的抗菌性能㊂这可能是由于带正电荷的L D H s基质可以将带负电荷的细菌吸附至材料表面,从而促进了细菌与银纳米颗粒更好的相互作用㊂M o a t y等[41]合成了Z n-F eL D H s,并观察到其对革兰氏阴性菌㊁革兰氏阳性菌㊁超级细菌和真菌均具有持久的广谱抗菌效应㊂作者提出它们对细菌的致死作用可能归因于材料中正电荷的存在,活性氧㊃O H的释放,以及金属Z n2+的释放杀伤作用㊂由于L D H s具有生物相容性好㊁低毒性㊁层板间阴离子可交换性和生物降解性等特性,将抗菌药封装06第49卷第1期新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展在L D H s片层中,可实现药物的持续缓慢释放,从而避免了由于药物突然大量摄入而产生的毒性㊂M a l a f a t t i等[42]使用L D H s作为基质,将可生物吸收的聚乳酸支架与抗生素磺胺嘧啶银结合起来,以获得药物缓释抗菌系统㊂结果表明此抗菌系统可有效地从聚乳酸支架中输送磺胺嘧啶银抗生素㊂由于L D H s的嵌入,磺胺嘧啶银从支架中释放缓慢,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑制作用㊂同时该材料也表现出与细胞极好的生物相容性㊂另外,某些抗菌剂在暴露于光源或热源时即会失去生物活性㊂但是,将它们插入L D H s中后,可显著提高抗菌剂的化学稳定性/光稳定性㊂T a n g等[43]将D L-扁桃酸通过阴离子交换反应嵌入到Z n-A lL D H s 中,D L-扁桃酸(MA)是一种α-羟基酸,具有抗光老化,色素沉着和抗菌等用途,但对光㊁热和碱非常不稳定,很容易分解为无生物活性的化合物㊂实验数据表明,相对于纯MA,Z n A l-MA L D H s系统具有较好的热稳定和光稳定性,并通过药物的缓释,达到一定的抑菌效果㊂此外,L D H s可与抗生素结合构建药物纳米平台,以对抗传统的抗生素耐药菌㊂因此L D H s是一种具有广阔应用前景的药物载体㊂K o m a r a l a等[44]建立了头孢噻肟负载的L D H-胡芦巴(C L F)纳米复合物,药物动力学结果表明,药物在纳米复合物中呈持续释放模式,72h内的药物释放量约为80%㊂抗菌结果表明,该纳米复合物对产广谱β-内酰胺酶的大肠杆菌(E.c o l i E S B L)可达到98%的灭菌率㊂其可能机制在于L D H-C L F纳米复合物作为头孢噻肟的隐身载体,在进入细胞时才释放药物分子,阻止了细菌分泌的β-内酰胺酶对抗生素的降解,进而有效发挥抗生素的功效㊂4M x e n e s抗菌研究进展超薄二维纳米材料(u l t r a t h i nt w o-d i m e n s i o n a l n a n o m a t e r i a l s)M X e n e s属于一类新兴的纳米材料,其结构通式为M n+1X n T x,其中M代表过渡金属元素(如S c,T i,V,C r,Z r,H f,N b,M o,T a和W),X 代表C或N元素,T x代表表面的官能团(如 O H, O或 F),n通常为1到3的整数㊂这种独特的结构是由原始的块状MA X相(M n+1A X n),经过选择性地侵蚀反应掉最活跃的组分A(ⅢA或ⅣA元素)而得到㊂在T i3C2T x的合成实验中使用氢氟酸(H F)水溶液作为蚀刻剂,从T i3A l C2相中除去A l,同时在片层表面形成T x端基,并通过进一步的超声分层而获得单层T i3C2T x㊂M X e n e s被侵蚀后具有片层状结构,其横向尺寸>100n m,但厚度仅有一个或者几个原子厚[45]㊂由于M X e n e s二维材料具有比表面积高㊁离子电导率大㊁亲水性好等优势特征,在能量存储㊁传感㊁催化以及生物医学等领域展现出了巨大的潜力[46]㊂其中在生物应用上,M X e n e s因其出色的光热性能㊁多峰成像能力和良好的生物相容性,已被用于癌症治疗研究中[47]㊂然而,迄今为止仅有少数报道证明了MX e n e s的抗菌活性㊂R a s o o l等[48]研究测试了T i3C2T x对大肠杆菌(E.c o l i)和枯草芽孢杆菌(B.s u b t i l i s)的抗菌性能㊂结果显示,与氧化石墨烯(G O)相比,T i3C2T x对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌均显示出更高的抗菌效率㊂T i3C2T x对两种细菌均可达到98%以上的灭菌效果㊂A g n i e s z k a等[49]观察到M X e n e s的抗菌活性可能受原子化学计量比的影响㊂实验结果表明,T i3C2T x M X e n e可以抑制细菌的生长,这与以前的报道一致㊂但是T i2C T x M X e n e则没有抑菌能力㊂在使用X射线光电子能谱检测时发现T i3C2T x和T i2C T x二者的表面能态分布相似㊂因此作者认为,原子级的结构差异可能是影响具有不同化学计量比的M X e n e抑菌能力的主要因素㊂A r a b i 等[50]研究了在黑暗环境中,0.09,0.35,0.57μm和4.40μm4种横向尺寸的M X e n e纳米片对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能㊂分析证实,MX e n e纳米片的抗菌活性与其横向尺寸大小成负相关,而与材料暴露时间呈正相关㊂较小的纳米片对两种细菌具有更高的抗菌活性,其可在不到3h内显著破坏细菌,导致细胞中的D N A从胞质中释放出来㊂作者认为纳米片的锋利边缘与细菌胞膜表面之间的直接物理切割作用是M X e n e纳米片的关键抗菌机制㊂然而迄今为止,有关MX e n e s杀菌机理和其他抗菌特性的研究还较少, M X e n e s的抗菌潜力仍有待开发㊂5关于二维层状纳米材料的抗菌应用总结与展望本文主要总结了石墨烯㊁过渡金属硫化物(T M D s)㊁层状双氢氧化物(L D H s)㊁及M x e n e s这4类二维纳米材料的抗菌研究现状㊂具体而言,石墨烯及其衍生物是目前最常用的抗菌二维材料,材料本身即具有抗菌活性㊂其抗菌性能主要取决于以下3个因素:表面官能团㊁横向尺寸及其衍生物的种类㊂目前文献中介绍的石墨烯抗菌机制主要包括物理切割㊁氧化应激㊁磷脂抽取㊁营养剥夺及光动力和光热效应㊂过渡16。

一种层状双氢氧化物纳米材料,制备方法及其应用[发明专利]

专利名称：一种层状双氢氧化物纳米材料,制备方法及其应用专利类型：发明专利
发明人：王丽娟,王汉铮,蔡俊
申请号：CN201910639189.1
申请日：20190716
公开号：CN110436532A
公开日：
20191112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于一种层状双氢氧化物纳米材料，公开了一种由二价和三价金属(NI、Fe)氢氧化物组成的新型层状无机纳米材料及其在活化过硫酸盐降解污水中亚甲基蓝中的应用。

本发明采用共沉淀法合成技术，首先将一定配比的九水合硝酸铁和六水合硝酸镍溶于水形成溶液A，然后将一定物质的量的氢氧化钠和碳酸钠溶于水形成溶液B，两种溶液混合后产生沉淀，将沉淀离心洗涤后烘干即得层状镍铁氢氧化物。

该材料可高效稳定的活化过硫酸盐降解污水中亚甲基蓝。

申请人：河北工业大学
地址：300401天津市北辰区西平道5340号
国籍：CN
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一种层状双氢氧化物纳米片及其制备方法和应用[发明专利]

专利名称：一种层状双氢氧化物纳米片及其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：王世革,赵佳艳,吴陈瑶,杨宇帆,张玉,陈政,徐霞,杨雪晴
申请号：CN201911069741.4
申请日：20191105
公开号：CN110755614A
公开日：
20200207
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种层状双氢氧化物(LDH‑MoS‑Mn@BSA)纳米片及其制备方法和应用，其结构特点为：BSA修饰掺杂Mn源、Mo源的氢氧化铝和氢氧化镁片层表面。

其制备方法，将镁源、铝源、锰源分散于碱性溶液中，搅拌使之充分溶解、混合均匀，离心并洗涤沉淀。

所得产物溶解至适量溶剂中，加入硫源、钼源搅拌并转移至对位聚苯内衬的不锈钢反应釜中密封反应一段时间，离心分离、洗涤，后将冷冻干燥所得的LDH‑MoS‑Mn粉末与BSA均匀分散至溶液，即可得具有可造影的药物分子或光敏剂载体层状双氢氧化物LDH‑MoS‑Mn@BSA纳米片，本发明LDH‑MoS‑Mn@BSA纳米片具有较好的生物相容性、优良的光热转换性能，及独有的造影、载药等特性，可应用于安全高效的肿瘤监测、协同诊断和治疗领域。

申请人：上海理工大学
地址：200093 上海市杨浦区军工路516号
国籍：CN
代理机构：上海邦德专利代理事务所(普通合伙)
代理人：余昌昊
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层状双金属氢氧化物形成机理的研究现状

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第1期·128·化工进展层状双金属氢氧化物形成机理的研究现状张胜寒，陈玉强，姜亚青，孙晨皓（华北电力大学(保定)环境科学与工程系，河北保定071000）摘要：近年来，层状双金属氢氧化物（LDH ）凭借特殊的层状结构、极强的可调控性能、优异的环境兼容性及显著的应用效果等特点，在环保、催化、储能、传感等领域得到广泛关注。

国内外多数研究集中于LDH 可控合成工艺的改进完善及LDH 的应用探索，但迄今对制备LDH 时涉及其组成结构形貌的变化过程，即其形成机理的关注较少，相关机制解释模糊，深入研究其形成过程对于可控制备具有独特形貌和特定组成的LDH 及开发更深层次的应用具有至关重要的作用。

本文介绍了LDH 层板形成机理的3个主要研究方向，即以二价金属氢氧化物的存在为基础、以三价金属氢氧化物的存在为基础和拓扑相变机制，并分别进行了阐述辨析及对比分析，发现LDH 层板的形成是一个极其复杂的过程，多种机制往往共同作用，总结认为固液及液液反应在初期成核阶段占据主导地位，各自作用程度及不同层板构筑机制产生的主导作用易受到外界环境因素影响，而更为普遍的LDH 形成机制解释需要归纳总结更多LDH 层板构筑的区别和规律，宏观和微观上探索形成过程的内在机理及科学本质，以期为LDH 开发拓展提供理论基础。

关键词：层状双金属氢氧化物；形成机理；氢氧化物；拓扑相变；化学反应中图分类号：TQ13; O611.64 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0128–12 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0779R esearch progress of layered double hydroxide formation mechanismsZHANG Shenghan ，CHEN Yuqiang ，JIANG Yaqing ，SUN Chenhao（Department of Environment Science and Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding 071000，Hebei ，China ）Abstract ：Layered double hydroxide （LDH ）are a kind of promising special multifunctional layeredmaterials ，which have the excellent regulatable capability ，perfect environmental compatibility and remarkable efficiency ，so they have been studied extensively in environmental protection ，catalysis ，energy storage ，transducer and other fields. Most researches are conducted on the improvement of tailored synthesis methods and application of LDH ，whereas the research on the transformation of LDH （composition ，structure and morphology ）is rare ，especially on the general formation mechanism of LDH. The controllable preparation and in-depth applications of LDH with unique morphology and specific composition are highly demanded. An overview and comparison are presented on the interpretations of primary LDH laminate formation mechanisms which are the existence of divalent metal hydroxide ，the existence of trivalent metal hydroxides and the direct topological phase transition mechanism. The solid-liquid and liquid-liquid reactions are thought to play a dominant role in the initial nucleation stage ，while the multiple mechanisms ，the various influences and the mastery reaction are easily affected by the external conditions. To obtain a more universal mechanistic insight on LDH究方向为金属腐蚀与防护及废水处理。

层状氢氧化物的控制合成及应用进展

体结构ꎬ合成制备的方法以及在光学、环境和能源领域的应用现状及进展ꎮ
关键词:层状氢氧化物ꎻ结构ꎻ制备ꎻ应用
中图分类号:ＴＢ３４文献标识码: Ａ
１８４２年ꎬ 天然水滑石矿在瑞典首次被发现ꎮ
１９１５年ꎬ水滑石的组成被Ｍａｎａｓｓｅ准确地确定下
来ꎬ为[ Ｍｇ６Ａｌ２ ( ＯＨ) １６ ] ＣＯ３４Ｈ２Ｏꎮ ２０世纪６０年
层状氢氧化物的控制合成及应用进展
刘小鹤 ∗ ꎬ易礼彬ꎬ陈发绅
( 中南大学材料科学与工程学院ꎬ湖南长沙４１００８３)
摘要:随着环境问题和全球能源危机的日益加剧ꎬ开发新型的效率高、成本低的材料用于污水
降解ꎬ过滤净化以及能量储存和转化等变得更加迫切ꎮ 层状氢氧化物由于种类丰富ꎬ具有独特的
层状结构以及简易的合成方法而倍受青睐ꎮ 本文综述了具有类水滑石结构的层状氢氧化物的晶Biblioteka 收稿日期:２０１９－１０－１０
基金项目:国家自然科学基金项目资助(５１８７４３５７) ꎻ湖南省创新研究群体项目资助(２０１９ＪＪ１０００６)
作者简介:刘小鹤(１９７２－) ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ博士生导师ꎬ研究方向:层状矿物材料的精细加工与高效利用ꎬＥｍａｉｌ:ｌｉｕｘｈ＠ｃｓｕ.ｅｄｕ.ｃｎ.
∗通讯作者:刘小鹤ꎬＥｍａｉｌ:ｌｉｕｘｈ＠ｃｓｕ.ｅｄｕ.ｃｎ.
第３７卷第１期
２０２０年１月
Ｖｏｌ.３７Ｎｏ.１
Ｊａｎ.２０２０
贵州大学学报( 自然科学版)
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ)
文章编号１０００－５２６９(２０２０)０１－０００１－０９
ＤＯＩ:１０.１５９５８ / ｊ.ｃｎｋｉ.ｇｄｘｂｚｒｂ.２０２０.０１.０１

层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料及其制法和应用[发明专利]

专利名称：层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料及其制法和应用
专利类型：发明专利
发明人：管运涛,张立勋
申请号：CN201910493447.X
申请日：20190606
公开号：CN110184065A
公开日：
20190830
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种Mg/Fe型层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：准备进行了碱活化预处理的生物炭材料；将Mg/Fe型层状双氢氧化物原位负载到所述生物炭材料上，并进行老化处理，得到Mg/Fe型层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料。

本发明还公开了通过上述制备方法制得的Mg/Fe型层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料及其在土壤改良修复和/或面源污染控制中的应用。

本发明提出的Mg/Fe型层状双氢氧化物和碱活化生物炭复合材料及其制法和应用，能够强化土壤中氮素的持留和重金属的固定，达到减少面源污染、保持土壤肥力及降低土壤重金属污染风险的效果。

申请人：清华大学深圳研究生院
地址：518055 广东省深圳市南山区西丽大学城清华校区
国籍：CN
代理机构：深圳新创友知识产权代理有限公司
代理人：方艳平
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植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用[发明专利]

专利名称：植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：蔡卫卫,周顺发,李静,时佳维,刘朝
申请号：CN202111021621.4
申请日：20210901
公开号：CN113666427B
公开日：
20220524
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物及其制备方法和应用，属于电解水阳极电极材料制备技术领域。

本发明制备方法包括以下步骤：将过渡金属盐、碱性物质依次溶于溶剂中，混匀后加入预处理好的导电基底，采用水热法或溶剂热法在导电基底表面原位生长过渡金属层状双氢氧化物；再将表面生长有过渡金属层状双氢氧化物的导电基底浸入植酸溶液中，通过溶剂热法制备得到所述植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物。

本发明的制备方法简单易行，反应条件温和。

将所制备的植酸修饰的过渡金属层状双氢氧化物作为水氧化反应的电催化剂，在碱性电解质中表现出优异的催化活性和耐久性。

申请人：中国地质大学(武汉)
地址：430074 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
国籍：CN
代理机构：北京金智普华知识产权代理有限公司
代理人：张晓博
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【材料】综述用于析氧反应的2D层状双氢氧化物：从基础设计到应用

华中科技大学王春栋与中科大熊宇杰Adv.EnergyMater.综述用于析氧反应的2D层状双氢氧化物：从基础设计到应用随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭，可再生能源的开发变得紧迫起来，因此急需开发更加高效的能量存储和转换系统。

电化学水氧化作为水分解过程中的重要部分引起了人们的广泛关注，在能量存储和转换方面有着广阔的应用前景。

与参与水分解的阴极部分的析氢反应（HER）相比，阳极的析氧反应（OER）由于其四电子（4e）转移过程中的惰性使其具有迟滞的反应动力学过程，这不仅阻碍了水分解的高效利用，而且也是减少二氧化碳排放，发展燃料电池及可充电金属空气电池的主要障碍之一。

为提高电解水过程中的OER活性，一些已经被商业化的催化剂如RuO2和IrO2，具有优异的催化活性，但这些贵金属催化剂在高阳极电位下的碱性电解液中可能被氧化成RuO4和IrO3，使其逐渐溶解在电解液中。

此外，这些贵金属含量稀缺性价格昂贵，限制了它们的大规模生产使用。

因此研究者们为开发替代的催化剂做出了许多实质性的努力，其中一种策略是利用高效、稳定、地表含量丰富和低毒性的非贵金属电催化剂来提高OER活性。

在这些众多的非贵金属电催化剂中，二维层状双氢氧化物（LDHs）作为最先进的OER电催化剂之一，其结构和组成灵活可调，制备方法简单可靠，有望成为高性能大规模工业化应用的OER电催化剂。

最近，Adv. Energy Mater.在线刊登了华中科技大学王春栋副教授和中国科技大学熊宇杰教授等人总结的用于氧气释放反应的2D 层状双氢氧化物的综述。

题目是“2D Layered Double Hydroxides for Oxygen Evolution Reaction: From Fundamental Design to Application”。

在这篇综述中，作者总结了基于层状双氢氧化物（LDH）的OER电催化剂的合理设计的最新进展。

进一步总结了制备方法的各种策略，以及LDH的结构和组成调控规律，并讨论了影响OER催化性能的因素。

两种含有十二元环的层状稀土硫酸盐的合成、结构表征及性质研究

两种含有十二元环的层状稀土硫酸盐的合成、结构表征及性质研究吕(赟);张登;范新蓉;万洪祥;许岩【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2013(029)012【摘要】通过溶剂热合成技术,我们得到了两种新的二维层状稀土硫酸盐:m2(SO4)5][(CH3)2NH2]4(1)和[Y2(SO4)5][(CH3)2NH2]4(2),并通过X-射线衍射、元素分析及红外、热重对化合物进行了表征.两种化合物都属于三斜晶系,PY空间群.其中化合物1:a=0.988 7(3) nm,b=1.106 1(3) nm,c=1.535 4(4)nm,α=70.45(4)°,β=75.12(3)°,γ=67.11(3)°,压2;化合物2:a=0.981 6(5)nm,b=1.100 1(5)nm,c=1.528 6(8)nm,α=70.44(6)°,β=75.45(6)°,γ=67.48(6)°,Z=2.通过对晶体结构进行表征我们发现两种化合物都含有二维层状无机骨架结构,该层由2种不同类型的双链和十二元环构成.我们还对化合物1的荧光性质进行了研究,其在369 nm的激发波长下表现出了Tb3+的特征发射.【总页数】8页(P2623-2630)【作者】吕(赟);张登;范新蓉;万洪祥;许岩【作者单位】南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,南京210009;南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,南京 210009;南京工业大学图书馆,南京 210009;南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,南京 210009;南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,南京 210009【正文语种】中文【中图分类】O614.341;O614.32+2【相关文献】1.含有十二元环交叉孔道的新颖亚磷酸铟[In4(HPO3)7(H2O)3](NH3CH2CH2NH3)·(H2O)的水热合成与表征 [J], 刘成站;朱广山;金钊;薛铭;孙福兴;方千荣;裘式纶2.具有十二元环开放结构磷酸锌的非水合成与表征 [J], 徐家宁;袁宏明;毛友钢;史苏华;李永佶;张泰善;宋天佑;冯守华;徐如人3.两种含噻吩环新型Schiff碱的合成及结构表征 [J], 康海霞;傅玉琴;高也子4.两种含环己烯结构联苯型聚醚的合成及表征 [J], 王漓江;蹇锡高5.两种具有三维孔道结构有机模板稀土硫酸盐的合成、表征及性质研究 [J], 张登;吕赟;许新;丁少华;许岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

层状羧酸盐的制备及其在热稳定剂中的应用

层状羧酸盐的制备及其在热稳定剂中的应用
郭正波;严海彪;谢晖;曹祥薇;冯凯
【期刊名称】《塑料工业》
【年(卷),期】2010(038)009
【摘要】通过单滴定法和水热法合成了镁铝类水滑石(MgAl-CO3-LDHs简称LDHs);采用XRD、FTIR对合成物进行了表征.通过静态热老化和哈克流变仪分析手段,考察了水滑石与有机锡、钙锌皂复配制得的复合热稳定剂对聚氯乙烯(PVC)的热稳定效果.结果表明:水热法制备LDHs具有较好的晶形和较高的层间规整度,复合热稳定剂可以明显改善PVC的热稳定性.
【总页数】4页(P15-17,27)
【作者】郭正波;严海彪;谢晖;曹祥薇;冯凯
【作者单位】湖北工业大学化学与环境学院,湖北,武汉,430068;湖北工业大学化学与环境学院,湖北,武汉,430068;武汉职业技术学院,湖北,荆州,434000;湖北工业大学化学与环境学院,湖北,武汉,430068;湖北工业大学化学与环境学院,湖北,武
汉,430068
【正文语种】中文
【中图分类】TQ314.24+5.1
【相关文献】
1.混合溶剂热法制备层状纳米结构碳酸钙 [J], 纪秀杰;李全;高海宇;刘超;方紫焱;李鹤仪;王清华
2.层状硫化锌的溶剂热法制备 [J], 王玲;戴金辉;刘西中
3.二元羧酸盐热稳定剂在PVC中的应用 [J], 刘艳斌;刘伟区;石磊;侯孟华
4.层状结构高效热稳定剂的制备与性能研究 [J], 宿磊;朱黎巍;刘国强;都魁林
5.醇热法制备层状介孔结构TiO_2及可见光催化性能研究 [J], 李颖;宋伟明;邓启刚;孙立;陈文龙
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2021二元氢氧化物盐的制备及其插层材料研究范文1

2021二元氢氧化物盐的制备及其插层材料研究范文层状氢氧化物盐（layered hydroxide salts,LHS）和层状双氢氧化物（ layered double hydroxides,LDH）是两种典型层状阴离子材料。

LDH 通式为： [M2 +1 - xM3 +x（ OH）2]x +（ Am -）x / m·nH2O,其中 M2 +、M3 +1金属阳离子（ M2 += Mg2 +、Zn2 +、Ni2 +、Cu2 +. . . ,M3 += Al3 +、Fe3 +. . . ） ,Am -为 Cl-、SO2 -4、NO-3、CO2 -3和CH3COO-等阴离子。

LHS 通式为： M2 +1 - yMe2 +y（ OH）2 - x（ Am -）x / m·nH2O （ M2 +和 Me2 +为 Zn2 +、Mg2 +、Cu2 +和 Co2 +等二价金属离子，Am -为阴离子。

LHS结构与 LDH 相似，其二维层间可与许多有机和生物分子组装有机-无机功能杂化材料，具有优良离子交换及催化性能等。

然而，相比 LDH,目前关于LHS 制备、结构及其应用等方面的研究还很少。

近年来，有关 LHS 插层材料的研究也引起人们的广泛关注[1 -3].与 LDH 相比，LHS 具有以下特点：相对简单的合成方法、离子交换能力高和电荷高密度等[4],LHS容纳客体分子的能力较大，LHS 插层材料具有更优的热稳定性和缓释性能等[5 -13].目前，研究最多的LHS 是氢氧化锌盐（ Zn-LHS） ,如冬氨酸在 Zn-LHS中热稳定性明显高于 ZnAl-LDH[6].Choy 等人[7 -9]将 3-吲哚乙酸（ IAA）、p-香豆酸（ pCA）和咖啡酸（ CA）插层到 Zn-HS 制备得到杂化材料。

研究发现，IAA 在 Zn-LHS-IAA 中释放速率比在 ZnAl-LDH-IAA 中更慢，这是由于IAA 分子中羧基和 LHS 晶格中未饱和 Zn（ OH）3单元配位成键以及高的层板电荷密度共同作用所导致。