水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用
水滑石制备及应用于催化氧化反应的新进展
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化工生产与技术
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到组成为 97$":.!;<=>!&’<% ・ &=!< 的水滑石。 共沉淀的基本条件是造成过饱和条件的形成。 共沉淀法分为低过饱和度法及高过饱和度法。低过 饱和度法是将 ! 种溶液 （一种是 !;??>， !;???> 的混合 溶液， 另一种是碱液） ， 通过控制相对滴加速度同时 缓慢加入到另一种容器中， @= 值由控制相对滴加速 度调节；而高过饱和度法是将混合溶液在剧烈搅拌 下快速加入到碱液中。 实验室制备中常采用低过饱和度法，这是因为 此时的 @= 值可得到较严格的控制；而高过饱和度 条件下往往由于搅拌速度跟不上沉淀速度，常会伴 有氢氧化物杂相的生成。 要得到纯净和结晶度良好的水滑石样品，还需 注意以下几种条件 ：
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水热法 谢晖等用该法合成一系列镁铝水滑石 4:76。他们
将硫酸镁、硫酸铝混合溶液和碱迅速混合成白色浆 液， 将浆液放入高压釜中， 再放入到不同温度的烘箱 内晶化， 得到一系列水滑石。 结果发现随着晶化温度 的提高，类水滑石的特征峰逐渐增强，杂峰越来越 少， 基线渐趋低平。说明样品中杂晶相渐渐消失， 在 晶化阶段， 较低温度对半峰宽影响不大， 当温度上升 至约 5:8 9 时， 随着晶化温度的进一步上升， 其对 粒子尺寸的影响作用增强，表明水热温度高有助于 一次粒子的增长。这是由于提高温度可以加快晶体 生长速率， 缩短达到平衡所需的时间。
取代时， 会 被半径相似的阳离子 （如 @(A?， B+A?和 C$A?） 导致层上正电荷的积累， 这些正电荷被位于层间的 平衡，在层间的其余空间，水以 负离子 （如 C=A7-） 结晶水的形式存在，形成图 5 所示的水滑石层状 结构4A8。 当 :;7?和 @(A?被半径相似的 7 价或 A 价阳离 子同晶取代， 或 C= 被其他阴离子取代， 即形成类
水滑石——精选推荐
水滑石的制备及应用研究摘要：水滑石及类水滑石化合物具有特殊的层状结构及物理化学性质，具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，在吸附、催化领域中占有重要位置。
综述了水滑石的结构、合成方法和应用。
自然界存在的水滑石是镁、铝的羟基碳酸化物，后来人们合成了各种类型的类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds，简称HTLcs)，是水滑石中的Mg2+，Al3+，被其他同价离子同晶取代后的化合物，它在结构上与水滑石相同。
由于HTLcs具有离子交换性，又具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，近年来越来越受人们重视。
近年来，对于层状双金属氢氧化物(Layerdouble hydroxides简称LDHs)的研究已成为材料科学领域的热点，水滑石及类水滑石化合物因具有特殊的层状结构及物理化学性质，在吸附、催化领域中占有重要位置，对它研究也越来越多。
1 结构水滑石分子组成是Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，它是一种阴离子型层状化合物。
水滑石中的Mg2+、A13+被M2+、M3+同晶取代得到结构相似的一类化合物，称为类水滑石，分子通式：M2+1-XM3+X(OH)2(An-)X/n·yH2O，其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等；M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+等；An-为在碱性溶液中可稳定存在的阴离子，如：C032—、NO3—、Cl—、OH—、S042—等；x=0.2～0.33，y=0～6。
不同的M2+和M3+，不同的填隙阴离子A—，便可形成不同的类水滑石。
其结构非常类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱形成单元层，位于层上Mg2+、Al3+、OH—层带有正电荷。
层间有的Mg2+可在一定范围内被A13+同晶取代，使交换的阴离子CO32-与层板上的正电荷平衡，使得这一结构呈电中性。
此外，在氢氧化物层中同时存在着一些水分子，这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。
水滑石及类水滑石材料的合成及催化应用新进展_杨一青
水滑石是一类具有特殊结构的层状无机材料。
具有独特的结构和性能，在离子交换、吸附分离、催化、医药等领域得到广泛应用。
水滑石类材料主要包括水滑石（Ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ，简称ＨＴ）及水滑石类化合物（Ｈｙ－ｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ－ｌｉｋｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，简称ＨＴｌｃ）。
其结构既具有层板上阳离子的同晶取代性，又具有层间阴离子的可交换性［１］。
由于其独特的结构特性、组成及孔结构的可调变性以及优良的催化性能，在吸附、催化领域中占有重要位置，使其在催化、工业、医药等方面具有广阔的应用前景。
１水滑石的组成及结构特征典型的水滑石Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏ是一种天然存在的矿物。
水滑石与水镁石（Ｍｇ（ＯＨ）２）的结构类似，水镁石由Ｍｇ（ＯＨ）２八面体相互共边形成层状化合物［２］，层与层之间对顶地叠在一起，层间通过氢键缔合。
当水镁石层状结构［３］中的Ｍｇ２＋部分被半径相似的阳离子（如Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋）取代时，会导致层上正电荷的积累，这些正电荷被位于层间的负离子平衡，在层间的其余空间，水以结晶水的形式存在。
当Ｍｇ２＋和Ａｌ３＋被半径相似的２价或３价阳离子同晶取代，或ＣＯ３２－被其他阴离子取代，即形成ＨＴｌｃ。
水滑石类化合物是一类层柱状化合物，其理想组成为Ｍ（Ⅱ）６Ｍ（Ⅲ）２（ＯＨ）１６ＣＯ３２－・４Ｈ２Ｏ，Ｍ（Ⅱ）为２价金属阳离子（如Ｍｇ２＋，Ｚｎ２＋，Ｃｕ２＋，Ｎｉ２＋等），Ｍ（Ⅲ）为３价金属阳离子（如Ａｌ３＋，Ｆｅ３＋，Ｃｒ３＋等）。
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，从而得到另一种水滑石类化合物，称之为柱撑水滑石。
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；（２）层间离子种类及数量的可调控性；（３）晶粒尺寸及其分布的可调控性；（４）低表面能。
类水滑石具有和水滑石相同的结构，差别在于层上阳离子和层间阴离子的种类和数量，二者统称为水滑石。
znfe水滑石材料电催化还原
水滑石材料是一种新型的电催化材料，具有优异的电催化性能，特别适用于电催化还原反应。
本文将从水滑石材料的特性、电催化还原反应的机理以及水滑石材料在电催化还原中的应用等方面展开探讨。
一、水滑石材料的特性1. 晶体结构水滑石材料的晶体结构为层状结构，其中层间存在着正离子和负离子的排列，这种结构使得水滑石材料具有优异的导电性。
2. 表面活性位点在水滑石材料的表面存在大量的活性位点，这些活性位点可以提高电化学反应的速率，从而增强材料的电催化性能。
3. 吸附性能水滑石材料具有良好的吸附性能，可以有效地吸附反应物质，提高反应的效率和选择性。
二、电催化还原反应的机理1. 反应过程电催化还原反应是指在外加电压的作用下，还原剂在电催化材料表面被转化为相应的产物的过程。
水滑石材料作为电催化材料，在该反应中起到催化剂的作用。
2. 电子转移在电催化还原反应中，水滑石材料通过其导电性，可以有效地促进电子的传递，加速反应的进行。
3. 反应机理水滑石材料在电催化还原反应中的活性位点可以与还原剂之间发生化学吸附，从而降低反应活化能，加速反应的进行。
三、水滑石材料在电催化还原中的应用1. 氮氧化物还原水滑石材料在氮氧化物的电催化还原中具有良好的催化性能，可以将氮氧化物高效、选择性地还原为氮气。
2. 二氧化碳还原水滑石材料还可以用于二氧化碳的电催化还原，将二氧化碳转化为有用的化学品，如一氧化碳和甲烷等。
3. 有机物还原水滑石材料还能够用于有机物的电催化还原，实现有机物的高效转化和资源利用。
水滑石材料具有优异的电催化性能，特别适用于电催化还原反应。
随着电催化技术的发展，水滑石材料在清洁能源、环境保护、化学合成等领域的应用前景广阔，将为实现可持续发展做出重要贡献。
水滑石材料作为一种新型的电催化材料，其在电催化还原反应中的应用前景十分广阔。
随着人们对清洁能源和环境保护的需求不断增长，水滑石材料的研究和应用也日益受到重视。
下面我们将深入探讨水滑石材料在不同领域中的应用以及面临的挑战和发展方向。
水滑石及类水滑石材料的合成及应用新进展_韩小伟
科技进展水滑石及类水滑石材料的合成及应用新进展韩小伟,王 英①(南京大学化学化工学院,江苏南京210093)摘要:水滑石及类水滑石材料具有很好的热稳定性和较大的比表面积,可以作为催化剂或催化剂载体。
介绍了水滑石及类水滑石材料的合成方法以及作为催化剂、添加剂、吸附剂在有机合成反应、石油化学、塑料工业、水处理等方面的应用。
关键词:水滑石;催化剂;载体中图分类号:TQ324.8 文献标识码:A 文章编号:1002-1116(2003)02-0026-06 近年来,对于层状双金属氢氧化物(La yer dou-ble hydroxides简称LDHs)的研究已成为材料科学领域的热点,水滑石(Hydr otalcite简称HT)及类水滑石化合物(Hydrotalcite-like compound简称HTLcs)因具有特殊的层状结构及物理化学性质,在吸附、催化领域中占有重要位置,对它研究也越来越多。
水滑石及类水滑石化合物是层状双金属氢氧化物,类似水镁石结构。
一般认为[1]煅烧HT的第一阶段(低于200℃)先失去水滑石层间的水,此时仍保持层状结构;第二阶段(250～450℃)层板上的OH-脱水,CO32-分解放出CO2;在450～550℃之间,脱羟完全,并最终生成Mg-Al-O混合氧化物(Layer double oxide简称LDO),此时具有最大的比表面和孔体积;当分解温度不超过550℃时,混合金属氧化物在一定的湿度(或水)和CO2(或碳酸盐)条件下,可以恢复形成层状双金属氢氧化物,即所谓的“记忆”功能。
LDO具有较好的热稳定性,可以用作催化剂或催化剂载体。
水滑石类化合物可以作为治疗胃溃疡的抗酸剂,它还可以用作吸附剂、阴离子交换剂、阻燃剂等。
本文主要介绍不同类型水滑石的合成及应用。
1 水滑石的合成1.1 沉淀法水滑石最常用的合成方法是共沉淀法。
在一定温度(一般60～70℃)和pH值(微碱性)下,用相应的可溶性金属盐的水溶液来合成,其中镁盐和铝盐可以采用硝酸盐、硫酸盐、氯化物等。
水滑石光催化剂能带结构
水滑石光催化剂能带结构
水滑石光催化剂的能带结构是由其组成元素和晶体结构决定的。
水滑石是一种层状双氢氧化物，由带正电的金属氢氧化物层和带负电的插层阴离子构成。
这种特殊的结构使得水滑石在光催化领域具有一定的应用潜力。
关于水滑石光催化剂的能带结构，一般而言，它由价带（VB）和导带（CB）组成，类似于其他半导体光催化剂。
在紫外光或其他光源激发下，水滑石的价带电子可以被激发跃迁到导带，从而在价带留下空穴，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以进一步参与氧化还原反应，实现光催化降解有机物、光解水产氢等应用。
然而，水滑石光催化剂的能带结构可能因合成方法、组成元素等因素而有所不同。
例如，通过调节水滑石的组成元素和比例，可以调控其能带结构和光催化性能。
此外，水滑石的层状结构也为其提供了与其他光催化剂复合的可能性，通过与其他光催化剂的复合可以进一步优化其能带结构和光催化性能。
综上所述，水滑石光催化剂的能带结构是由其组成元素和晶体结构决定的，并可以通过调控合成条件和复合其他光催化剂来优化其光催化性能。
2021水滑石作为无机功能材料的应用现状范文3
2021水滑石作为无机功能材料的应用现状范文 水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)是一种层状双羟基复合金属氧化物,是一类近年来发展迅速的阴离子型粘土。
水滑石中的Mg2+、Al3+被其他同价金属离子取代时,就构成了类水滑石。
水滑石类化合物主要由水滑石、类水滑石和他们的插层化学产物柱撑水滑石构成。
水滑石类化合物具有独特的结构、阴离子的可交换性以及优良的催化性能,同时又具有耐热性、耐辐射性和耐酸碱性,使其在吸附、离子交换、阻燃、催化、医药及光、电、磁等方面得到广泛应用。
近年来,随着交叉学科研究领域的拓展,水滑石作为无机功能材料在选择性红外吸收、紫外阻隔等方面亦显示了优良的性能,在农膜、化妆品、涂料、塑料加工等方面展示了良好的应用前景。
1、在功能高分子材料及添加剂方面的应用 1.1用作 PVC 热稳定剂 聚氯乙烯(PVC)具有加工性能优越、燃烧困难、力学性能高、价格低廉、原料来源丰富以及制造工艺成熟等特点,在轻工、机械、电子、建筑、纺织以及航天等领域具有广泛的用途,但是由于PVC 分子链上存在叔碳氯原子、烯丙基氯原子等不稳定氯原子,受热时容易分解,热稳定性差。
为保证 PVC 配混料具有良好的加工性能和赋予 PVC 制品合宜的使用性能,就必须在 PVC 配混料中加入热稳定剂。
水滑石作为PVC 的热稳定剂,日本于 20 世纪 70 年代已有文献报道,20 世纪 80 年代后,陆续发表专利,日本 Kyowa 化学公司最先将水滑石填充到 PVC 中用作热稳定剂,将 100 份 PVC、1 份硬脂酸锌、2 份氧化铁、0.8 份马来酸二丁基锡和 0.3 份水滑石混炼成薄膜并测定其稳定性。
结果表明:样品在190℃的热稳定时间为8min,而不含水滑石样品的热稳定时间只有 2min。
其热稳定效果比钡皂、钙皂及它们的混合物好。
此外,它还具有透明性好、绝缘性好、耐候性好及加工性好等优点,不受硫化物的污染,无毒,能与锌皂及有机锡等热稳定剂起协同作用,是极有开发前景的一类无毒环保型热稳定剂。
水滑石和类水滑石化合物在催化反应中的应用
摘 要 水 滑 石 及 类 水 滑 石 化 合 物 具 有 特 殊 的 层 状 结 构 及 物 理 化 学 性 质 ， 吸 附 、 化 领 域 在 催 中 占有 重要 地 位 。综 述 了水 滑 石 和 类 水滑 石 化 合 物 在各 种 催 化 反 应 中 的 应 用 ， 对 其 在 催 化 领 域 并
的 发展 作 了展 望 。
关 键词 水 滑 石 类 水 滑 石化 合 物 催 化 活 性 催化 剂
水滑石 （ ｙｒｔｃ ｅ 简称 Ｈ ）是 一种 具有 层 Ｈ ｄｏ ｌ ｔ， ａｉ Ｔ ，
选 择性 为 １０ ，Ｏ ０ ％ Ｃ 和甲醛等副 产物均得 到有效 控制 。Ｃ ｒｅｔ ｒ等【 用 钯 复合 物 的 Ｍｇ 型 催 ａ ｎｉ ｐ ｅ ４ Ｊ ／
重 复 使 用 ３次 后 ， 应 活 性 和选 择 性 基本 不 变 。 反
Ｍ ｒｉ—Ｍａｃｒ ｕｃ ａ ｓａ ｓ等 Ｊ ｏ 研究 了采 用 Ｃ ｕ—Ｚ ｎ—
Ａ 类 水 滑石 为前 驱 体 制 备 的催 化 剂 对 甲 醇 的 催 Ｊ
Ｈ Ｌ ） Ｔｃ 。
为配合体 时 ， 化 物 的转化 率 为 １０ ， 化 剂在 硫 ０％ 催 循 环使用 ４次时转 化率 还能达 到 ８ ％。 ５ Ｋ ｎｄ ａｅａ等 Ｊ 究 了 ＭｇＡ 研 ／ ｌ水 滑 石催 化 不 饱
和酮 的环 氧化 反应 ， 采用 Ｈ Ｏ 为氧化 剂 ， ３ ３Ｋ ２２ 在 １
水滑石 及类水滑 石化合 物作 为一种 极具潜 力 的新 型绿 色催 化材 料在催 化氧化 还原 反应 中具有
很高 的实用 价值 ， 催化 工 业 中发挥 着 越 来越 重 在
水滑石类层状化合物的生产及应用前景
水滑石类层状化合物的生产及应用前景(上)水滑石类层状化合物(LDHs)是一类具有广阔应用前景的阴离子型层状化合物。
层间具有可交换的阴离子，具有一定的弱碱性，主要由水滑石(HT)、类水滑石(HTLC)和它们的插层化学产物柱撑水滑石(Pillared LDH)构成。
由于水滑石类层状化合物层板间由两种不同价型的金属氧化物组成，所以又称层状双金属氧化物(LDH)，典型的水滑石类化合物Mg6A12(OH)16CO3·4H2O，具有类似于水镁石[Mg(OH)2]的正八面体结构。
正八面体结构中心为Mg2+，六个顶点为OH-，相邻的八面体通过共边形成单元层，层与层有序排列呈层状结构，层与层对顶地叠在一起，层板间以静电力及氢键的方式结合，位于层上的Mg2+可以在一定范围内被半径相似的Al3+同晶取代，导致羟基层上的正电荷积累，这些骨架正电荷被位于层间的阴离子CO32-平衡中和。
在层间，水以结晶状态存在。
水滑石类化合物由于其独特的结构特征，具有层间离子的交换性和晶粒尺寸分布的可调控性等，使得其在催化、紫外阻隔材料、红外吸收阻隔材料、抑菌剂、医药、有机合成、离子交换和吸附、阻燃等方面具有广泛的应用，开发利用前景十分广阔。
1 水滑石类层状化合物的性能LDHs的特殊分子结构，决定了其具有以下性能：(1)碱性LDHs的层板上含有碱性位，具有碱催化能力，氢氧基团位于以A1为中心的正四面体顶端；(2)层间阴离子的可交换性LDHs层间阴离子可与各种阴离子如无机阴离子、有机阴离子、同多和杂多阴离子以及配位化合物阴离子进行交换，从而调变了层间距，同时使柱撑LDHs的择形催化性能更加显著，也可用体积较大的阴离子取代体积较小的阴离子，以期得到更多的反应空间和暴露更多的活性中心。
利用这一性质，可以将一些功能性离子引入层间，实现分子设计；(3)热稳定性LDHs加热到一定温度要发生分解，热分解过程包括脱层间水、羟基脱水(层状结构的破坏)和新相生成等步骤。
水滑石类杂化催化剂在环己烷加氢反应中的应用
水滑石类杂化催化剂在环己烷加氢反应中的应用水滑石类杂化催化剂在环己烷加氢反应中的应用摘要：催化剂是工业化学中不可或缺的一部分，它们能够加速化学反应的速率，提高反应的选择性和效率。
水滑石类杂化催化剂在环己烷加氢反应中具有良好的催化活性和稳定性，成为一种重要的催化剂。
本文将介绍水滑石类杂化催化剂的种类、制备方法以及在环己烷加氢反应中的应用。
1. 引言催化剂是一种能够增加化学反应速率的物质，而且在反应结束后仍能恢复物质初态的物质。
在化学工业生产中，催化剂广泛应用于各个领域，例如石油化工、制药工业等。
每年数百万吨的化学产品通过催化剂制备而成。
2. 水滑石类杂化催化剂的种类水滑石类杂化催化剂是由水滑石结构的层状矿石和其他物质共同构成的催化剂。
水滑石结构具有层状结构，其中金属离子和阳离子分层排列。
这种结构使得水滑石类杂化催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
水滑石类杂化催化剂的种类很多，根据不同的杂化剂组成和结构，可分为Mg-Al、Mg-Fe、Mg-Cu等。
以Mg-Al为例，其催化剂中金属离子为Mg和Al，阳离子为OH和Cl。
这种杂化催化剂具有很高的热稳定性和化学稳定性，适用于高温反应。
3. 水滑石类杂化催化剂的制备方法水滑石类杂化催化剂的制备方法有很多种，包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、沉淀法等。
其中溶胶-凝胶法是目前应用最广泛的一种制备方法。
该方法的步骤如下：a. 准备金属离子溶液，将Mg和Al溶解在含有催化活性剂的溶剂中。
b. 加入催化剂前驱体，如硝酸盐、氯化物等，与金属离子发生反应。
c. 进行溶胶凝胶化反应，将金属离子转化为水滑石杂化催化剂。
d. 对杂化催化剂进行热处理，提高催化剂的热稳定性。
4. 水滑石类杂化催化剂在环己烷加氢反应中的应用环己烷加氢反应是一种重要的化学反应，可以将环己烷转化为环己烷烃。
水滑石类杂化催化剂在此反应中具有良好的活性和选择性，成为一种重要的催化剂。
在环己烷加氢反应中，水滑石类催化剂通常需要与贵金属催化剂共同使用，以提高反应的活性和选择性。
水滑石及类水滑石材料的合成及催化应用新进展
离 、 化 、 药 等 领 域得 到广 泛 应 用 。 滑 石 类 材 催 医 水 料 主要包 括水 滑 石（ ｙｒｔｌｉ 简称 Ｈ 及 水 滑 Ｈ ｄｏａ ｔ ｃ ｅ， Ｔ） 石类 化 合 物 （ ｙ ｄｏ ｌｉ Ｈ — ｒｔ ｃｅ—ｌ ｅｃｍｐｕ ｄ 简 称 ａ ｔ ｉ ｏ ｏｎｓ， ｋ Ｈ ｌ） Ｔｃ 。其 结 构 既具 有 层 板 上 阳离 子 的 同 晶取 代
维普资讯
炼 油 与 化 工 ２０ ０ ８年 第 １ 期
ＲＥＦＩ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ ９
水 滑 石 及 类水 滑 石 材 料 的合 成 及 催 化 应 用 新 进 展
杨 一青 ， 刘从 华 ， 莉 ， 亚红 张 王
水 滑石类 化合 物是 一类 层柱 状化 合物 ， 其理 想
组 成 为 Ｍ （Ｉ Ⅲ ） Ｏ Ｏ ２ ４ Ｍ （ Ｉ） Ｉ Ｍ（ Ｈ）Ｃ ３ ．Ｈ Ｏ， Ｉ ６ （ － 为２ 价金 属 阳离子 （ Ｍ ，ｎ ，ｕ ， ｉ ）Ｍ（ ） 如 Ｚ Ｃ Ｎ ， Ⅲ
关键词 ： 水滑石 ； 合成 ； 催化 中图分类号 ：６ ３ ６ ０４． ３ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号： ７ — ９ ２２０ ）１ ０ ０ — ２ １ １４ ６ （ ８０ — ０ ９ ０ ６ ０
水 滑 石 是 一 类 具 有 特 殊 结 构 的 层 状 无 机 材 料 。 有 独 特 的 结 构 和 性 能 ， 离 子交 换 、 附 分 具 在 吸
在 。 Ｍ ２ Ａ。 半径相似 的 ２ 当 ｇ和 １ ＋ 墩 价或 ３ 阳离子 价 同 晶 取 代 ，或 Ｃ ３被 其 他 阴 离 子 取 代 ，即 形 成 Ｏ２ －
滑石纳米材料在光催化领域中的应用研究
滑石纳米材料在光催化领域中的应用研究光催化技术是一种利用光能将化学反应推动到更高效率的过程。
光催化材料的研发和应用在环境治理、能源转换和有机合成等领域具有重要意义。
近年来，滑石纳米材料作为一种新型光催化剂备受关注，展现出了广阔的应用前景。
滑石是一种层状结构的硅酸盐矿物，其主要成分为二氧化硅和氧化镁，具有优良的化学稳定性和热稳定性。
通过纳米化处理，滑石材料的比表面积得到显著增加，从而增强了其光催化性能。
滑石纳米材料在光催化领域中的应用主要集中在环境净化和能源转换两个方面。
首先，滑石纳米材料在环境净化领域中的应用表现出了出色的性能。
例如，滑石纳米材料可用作光催化剂去除水中有害污染物。
研究表明，滑石纳米材料在紫外光照射下，能够有效降解有机污染物如苯、甲苯等。
这是因为滑石纳米材料表面具有丰富的含氧官能团，能够有效吸附有机污染物，并通过光生电子-空穴对的产生和活性氧的生成来降解有机物。
此外，在水处理中，滑石纳米材料还能去除重金属离子和有机染料等污染物，具有很好的吸附性能和稳定性。
这些研究成果为我们实现高效、可持续的水资源治理提供了新的思路和方法。
其次，滑石纳米材料也被广泛应用于能源转换领域。
光催化技术可以有效地利用太阳能转化为化学能，滑石纳米材料作为催化剂能够提高光催化反应的效率和稳定性。
例如，滑石纳米材料被用于制备光催化水分解的催化剂，用于产生氢气作为清洁的能源来源。
研究发现，滑石纳米材料具有较高的光吸收能力和载荷迁移率，能够有效地驱动光生电子-空穴对的分离和催化水的分解产生氢气。
此外，滑石纳米材料还可以参与光催化CO2还原制备燃料等反应。
这些应用表明，滑石纳米材料作为一种有效的光催化剂在能源转换领域具有广阔的应用前景。
需要指出的是，滑石纳米材料在光催化领域的应用研究还存在一些挑战。
首先，滑石纳米材料的纳米化处理过程仍然比较复杂，需要继续优化材料的制备工艺和控制方法，以提高材料的比表面积和光催化性能。
此外，滑石纳米材料的稳定性也需要进一步研究，以保证其在实际应用中的长期稳定性和可持续性。
水滑石 层状 催化
水滑石层状催化
水滑石，听起来像石头的名字，但它其实是一种很特别的材料。
它像千层饼一样，有很多层，每层之间还有金属。
这种结构让它有
超大的面积和很多反应的地方，所以在催化上特别好用。
你说催化
是啥？就是让它帮忙让化学反应更快、更容易发生。
水滑石就是这
样一个好帮手，在很多重要的化学反应中都能找到它的身影。
层状，这个词儿好像和我们的生活关系不大，但其实自然界里
很多东西都是层状的。
比如千层饼，哈哈，开玩笑的。
但水滑石真
的很像千层饼，层层叠叠的。
这种结构让它特别会传递热量，就像
一个会传导的垫子一样。
所以在催化反应里，水滑石能把热量均匀
地传到每个地方，让反应更稳定、更安全。
说到催化，咱们生活中到处都是它的影子。
你想想看，汽车尾
气净化、塑料生产，这些都是催化帮的忙。
水滑石这个新型催化剂，就像一个超级助手，给催化领域带来了很多新的可能性。
以后，它
可能会帮我们在新能源、环保方面做得更好，让我们的生活更加美好。
ldh类oer催化材料
水滑石类材料（LDH）是一种由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键组装而成的化合物，具有合成方法简单等优点，被广泛应用于光电催化等领域。
在析氧反应（OER）中，由于四电子转移过程和缓慢的反应动力学，电催化反应受到一定限制。
科研团队通过使用一步水热法制备了三金属NiFeY水滑石材料。
Y元素的引入不仅改变了催化剂的材料结构，而且提高了其导电性，加强了金属元素之间的相互作用，增强了OER活性。
当这种助催化剂修饰到半导体上时，会影响光电催化反应中电子空穴传输，从而导致在半导体内部和表界面发生电荷的二次复合。
因此，如何设计高活性的水滑石基助催化剂材料提高半导体光电催化性能成为当前研究领域的重点。
水滑石类材料在污染治理中的应用及研究进展
水滑石类材料在污染治理中的应用及研究进展沙 宇1,张 诚1,王显妮2,朱秀华1,王 琦3(1 西北工业大学理学院应用化学系,西安710072;2 陕西省石油化工研究设计院橡胶所,西安710054;3 陕西省气象局陕西省气候中心,西安710014) 摘要 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。
关键词 水滑石类材料 催化作用 吸附作用 螯合作用Study Advance Application of H ydrotalcite2like Compounds in Pollution Control S HA Yu1,ZHAN G Cheng1,WAN G Xianni2,ZHU Xiuhua1,WAN G Qi3(1 Institute of Science,Northwestern Ploytechnical University,Xi’an710072;2 Research Design Institute of Petroleum and Chemical Industry,Xi’an710054;3 Shaanxi Climate Center,Shaanxi Meteorological Bureau,Xi’an710014)Abstract Hydrotalcite2like materials are a kind of layered double compounds with widely application.Because they have specific constitution,most of them are applied as catalyzer,sorbent and chelator in the environment,and for low temperature selective catalyticly deoxidizing gassy pollutants,remedying anion polluted water body and chelating heavy metal cations,respectively.The present paper mainly describes latest researches on application of hydrotalcite2like materials in pollution control at home and abroad.The development of a scavenger which has a function of selective up2 take of heavy metal ions f rom an aqueous solution should be enhanced more.K ey w ords hydrotalcite2like materials,catalysis,sorption,chelation 水滑石(Hydrotalcite)、类水滑石(Hydrotalcite like com2 pounds)和柱撑水滑石(Pillared hydrotalcites)统称为水滑石类材料,是一类由带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层状化合物,又称为层状双氢氧化物(Layered double hy2 droxide,LD H)。
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水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用摘要：水滑石类阴离子型层状材料，又称层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，简写为LDHs)，是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，近些年来在催化领域得到了广泛的关注。
本文综述了有关LDHs 材料的结构、性质及其在多相催化领域应用的最新进展。
关键词：水滑石类阴离子型层状材料；结构；性质；催化1 引言阴离子型层状材料以水滑石类化合物为主(Layered Double Hydroxides, LDHs)。
水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石(Hydrotalcite-like compound )，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双经基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH)。
LDH的插层化合物称为插层水滑石。
水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)。
LDHs是由带正电荷主体层板与层间阴离子客体有序组装而形成的化合物。
LDHs的主体层板金属、主体层板电荷密度及其分布、层间客体种类及数量、层内空间尺寸、主客体相互作用等均具有可调变性。
这些结构特点使其在诸多领域展示了广阔的应用前景，例如作为新型吸波材料、催化材料、吸附材料等。
本文重点综述近年来发展的LDHs层状和插层结构材料的组装方法以及LDHs材料在多相催化领域中应用的最新进展。
2 LDHs的基本结构[1]LDHs是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，其结构类似于水镁石Mg(OH)2，由MO6八面体共用棱边而形成主体层板。
LDHs的化学组成具有如下通式：[M(II)1-x M(III)x(OH)2]x+ (A n-) x/n.mH2O，其中M(II)和M(III)分别是二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；A n-为层间阴离子；x为M3+/(M2++M3+)摩尔比值；m为层间水分子的个数。
这种材料是由相互平行的层板组成，位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半径相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带永久正电荷；层间具有可交换的阴离子以维持电荷平衡。
LDHs的结构见图1。
图1 水滑石LDHs晶体结构示意图Fig.1 Crystallite structure of layered double hydroxide2.1 金属离子种类早期研究表明，只要M2+和M3+离子半径尺寸与Mg (0.65Å)相差不大，就能与羟基发生共价键作用，形成类似氢氧化镁的层状结构从而形成LDHs。
组成LDHs 的二价金属离子有Mg2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+和Cu2+等，三价金属离子有Al3+、Fe3+和Cr3+等。
能够组成LDHs层板的各种M2+和M3+离子半径值见表1。
表1 金属阳离子半径(A)Table 1 Ionic radium of some cations2.2 金属离子摩尔比LDHs的层板化学组成可根据应用需要进行调整。
在一定范围内调变原料比，层板化学组成则发生变化，进而导致层板化学性质和层板电荷密度等相应变化。
一般认为x值(M3+与(M2++M3+)的摩尔比值)在0.2 < x < 0.33能得到单相LDHs。
在此范围内，随着x值增大，层板上三价金属离子含量增加，层板电荷密度增大。
当x值小于0.1或者大于0.5时，会得到氢氧化物或其它结构的化合物。
在类水镁石层中的A13+之间存在一定距离，这是因为正电荷间的排斥作用。
2.3 层间阴离子A13+同晶取代LDHs层板Mg2+的结果是使LDHs层板带正电荷，因此层间必须有阴离子与层板正电荷相平衡，使得LDHs结构保持电中性。
根据应用需要，利用主体层板的分子识别能力，采用共沉淀或离子交换的方式进行组装，可改变其层间离子种类及数量，进而改变LDHs的性能。
可插入LDHs层间的阴离子主要有：F-、Cl-、Br-、I-、(ClO4)-、NO3-、(ClO3)-、(IO3)-、H2PO4-、OH-、CO32-、SO32-、S2O32-、SO42-、WO42-、CrO42-、PO43-、Fe(CN)63-。
通常，阴离子的体积、数量、价态及阴离子与层板羟基的键合强度决定了LDHs的层间距大小和层间空间。
2.4 水合状态在LDHs层板之间，水分子存在于没有被阴离子占据的位置。
通常采用热失重分析来确定LDHs层间的实际水分子含量。
LDHs的最大含水量则可以通过理论计算得到。
各种计算方法都表明，随着X值的增大(M3+)摩尔比增大，计算所得的LDHs的最大含水量减小。
3 LDHs的性质[2]LDHs的结构特点使其具有如下性质：(1)特殊的层状结构。
晶体场严重不对称，阳离子在层板上的晶格中，阴离子不在晶格中，而在晶格外的层间。
(2)碱性。
LDHs的碱性与层板上阳离子M的性质、MO键的性质都有关系。
(3)酸性。
LDHs的酸性不仅与层板上金属离子的酸性有关，而且还与层间阴离子有关。
(4)稳定性。
LDHs经焙烧所得的复合金属氧化物仍是一类重要的催化剂和载体。
焙烧后的产物有比其前驱体更大的比表面积、更强的碱性，还具有所谓的“记忆”功能，就是说在一定条件下热分解的LDHs，其产物在重新吸收各种阴离子或者简单置于空气中可恢复原来的层状结构。
LDHs的热分解是分阶段的，一般在较低焙烧温度(低于300℃)时，氢氧根和层间水部分脱除，但LDHs仍保持其层状结构。
500℃左右其层状结构破坏，出现相应氧化物结构。
随着焙烧温度进一步升高，尖晶石相生成。
(5)记忆效应。
一定温度下LDHs焙烧后得样品LDO，将LDO加入到含有某中阴离子的溶液介质中，其结构可以恢复到原有的有序层状结构。
一般地，焙烧温度在500℃以内，结构可以恢复。
(6)比表面积和孔结构。
LDHs比表面积随焙烧温度的变化而变化，在一定焙烧温度下达最大值。
一般认为，LDH比表面积的这种变化趋势与其微孔的产生有关。
未经焙烧的样品具有较多的大孔，但孔数量不多，故比表面积较小。
经一定温度焙烧后，由于羟基和碳酸根离子脱除，微孔数量急剧增加，比表面积随之增大。
4 LDHs的催化应用[3]一般说来，由主族元素组成的LDHs主要被用作碱催化剂，含过渡金属的水滑石类化合物则被用作氧化还原催化剂。
4. 1 碱催化剂在一些聚合、缩合反应或者是酯化反应中，使用传统的NaOH，KOH等碱液作催化剂，存在许多缺点，如后处理复杂、成本高原料转化率低等。
近年来，人们一直在寻找一些固体碱催化剂用以代替这些传统的碱催化剂。
很多固体碱催化剂适于此类反应，如单一或者复合氧化物催化剂、沸石类催化剂以及水滑石类化合物及其焙烧所得氧化物。
由于LDHs同时兼具酸碱性，而且它的酸性或碱性可以通过改变其化学组成(层板上阳离子的特性、n(M2+) / n(M3+)比值、层间填充阴离子的性质等)和活化条件等来增强或减弱，通过实验方法来测量LDHs的酸碱活性中心的数目及分布，因而LDHs常被用作碱催化剂来替代传统的不容易再被利用的液体碱催化剂。
4. 2 多酸型催化剂LDHs层间阴离子可以是多样化的。
除简单无机阴离子和同多杂多阴离子之外，金属配合物离子以及芳香族二元羧酸等离子均可成为LDHs的插层阴离子。
有关LDHs的层柱状结构通常以XRD手段表征，而层间阴离子的结构则可通过IR 光谱确定。
4. 3 氧化还原催化剂目前，人们制备LDHs的一大趋势是用一些过渡金属元素，甚至是一些稀有金属元素和贵金属元素来同晶取代其层板上的二价和三价离子，可望获得高比表面积、高催化活性的LDHs。
并将制得的催化剂直接或间接用于一些诸如加氢脱氢反应、合成烷烃醇类等反应。
4. 4 催化剂载体以水滑石焙烧产物Mg(Al)O为载体负载磺化酞菁钴双功能催化剂(CoPcTs)是一种新开发的固体碱催化剂。
其碱中心数目、类型和CoPcTs氧化中心之间作用等对催化剂性能等都有影响。
4.5 光催化材料[4]一直以来，人们认为LDHs本身不具有光催化性能，直至2009年，García等人报道合成了不同层板金属比例的Zn/Cr-、Zn/Ti-、Zn/Ce-LDHs，研究其在可见光条件下的光解水产氧的性能。
研究发现，Zn/Cr为4:2的Zn/Cr LDHs具有最高的光催化活性，180 min产氧量约为1.6 mL，在波长为410 nm单色光光源下测定其表观量子产率高达60.9%。
4.5 生物催化材料[5]酶催化具有高活性、高选择性及反应条件温和等优点，但是游离酶存在对环境敏感且难以回收，需要固定化。
由于酶分子体积较大，通过“软化学”方法难以插入LDHs层间。
因此只有一些报道实现了酶分子的插层。
特别是早期报道的LDHs固定化酶，通常是将酶分子与插层LDHs进行简单的物理混合。
5 结论LDHs作为新型的无机功能材料在催化领域已经展现出了广阔的应用前景，正受到越来越广泛的关注。
控制LDHs的组装方法得到高性能的LDHs或其衍生物催化材料，研究材料在催化反应过程中详尽的催化机理，以及基于LDHs催化材料的工业应用开发仍是今后的研究重点。
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