水滑石的合成及应用研究报告

水滑石的合成及应用研究

水滑石的合成及应用研究

（北京化工大学应用化学）

前言；介绍了水滑石类化合物的结构和性质，综述了水滑石类化合物的制备方

法及其在催化材料、红外吸收材料、萦外阻隔材料、胆燃抑烟材料、热德定剂、生物医药材料、分离与吸附材料等方面的应用研究进展，并指出了当前水滑石

类化合物制备与应用研究中存在的问题.

关键词；水滑石类化合物层状双金属氢氧化物合成与制备应用

Research and Application Progress of Hydrotalcite-like Compounds

Abstract; Water talc is a kind of layered double hydroxyl compound metal oxides is the HT and HTLCs Because of its special crystal chemical properties, it has good thermal stability, adsorption and ion exchange sex, widely used in chemical,material, environmental protection and medicine, etc. There is introduces the structure and properties of hyrotalcite-like compounds, then reviews the research and application progress in its preparation and application as catalytic materials, infrared absorption materials, ultraviolet blocking materials, flame retardant and smoke

suppressant materials, heat stabilizer, biomedical materials, separation and adsorption materials in recent years. The problems related to the preparation and application of hydrotalcite-like compounds are also discussed

Key words ： hydrotalcite-like compound, layered double hydroxides, preparation, application

水滑石（Layered Double Hydroxides 简称LDHs），其化学组成[M2+1- xM3+x （OH）2]x+（Ax/nn-）. mH2O（M2+，M3+分别代表二价和三价金属阳离子，下标x 指金属元素的含量变化，An- 代表阴离子），是一类典型的阴离子层状材料，其主体一般是由两种或两种以上金属的氢氧化物构成类水镁石层，

层板内离子间以共价键连接，层间阴离子以弱化学键与层板相连，起着平衡骨

架电荷的作用[1]. 水滑石类化合物为阴离子型层状化合物，层间具有可交换

的阴离子，主要由水滑石(Hydrotalcite, HT)、类水滑石（Hydrotalcite-

like compound, HTLC)和它们的插层化学产物—插层水滑石构成。由于水滑石

类层状化合物层板由两种不同价态的金属氢氧化物组成，所以又称层状双金属

化合物。1842年Hochstetter首先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿；二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究；1969年Allmann等人通过测定LDH单晶结构，首次确认了LDH的层状结构；二十世纪九十年代以后，随着现代分析技术和测试手段的广泛应用，人们对LDHs 结构和性能的研究不断深化[2]

一水滑石类化合物的结构特征

LDHs是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用

组装而成化合物，它的结构类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱

形成单元层。有以下几个很突出的特点：（1）主体层板的化学组成可调变；（2）层间客体阴离子的种类和数量可调变；（3）插层组装体的粒径尺寸和

分布可调控典型LDHs化合物是镁铝碳酸根型水滑石

Mg6Al2(OH)16·4H2O[4]。LDHs的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，位于层上的Mg2+可在一定的范围内被Al3+

同晶取代，使得层板带正电荷，层间有可交换的CO32-与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性由于层板和层间阴离子通过氢键连接，

使得LDHs层间阴离子具有可交换性。此外，在LDHs中存在层间水这些水分子可以在不破坏层状结构条件下除去[3]

二水滑石类化合物的性质

2. 1酸碱性

LDHs具有碱性，其碱性与层板上阳离子M, M-O键的性质有关[4]。

不同 LDHs一般也带有酸性，不同LDHs的酸性强弱既与组成中三价金属氢

氧化物的酸性强弱有关，也与二价金属氢氧化物的碱性强弱有关，同时还与

层间阴离子有关[5]。总体来讲，LDHs为弱碱性化合物，在碱性环境下比酸

性环境下稳定。由于它一般具有很小的比表面积(约5-20m2/g)，表观碱性

较小，其较强的碱性往往在其缎烧产物中表现出来。

2. 2阴离子交换性

LDHs层间阴离子可与各种阴离子(如无机和有机阴离子、同多和杂多

阴离子以及配合物的阴离子)进行交换[6]，从而得到一类具有不同功能的新材料[Cal;也可以用体积较大的阴离子交换体积小的阴离子，在增大层间距

的同时可以得到更多的反应面和暴露更多的活性中心[7].

2. 3热稳定性

不同组成的LDHs其热稳定性也不同，但基本相近。以MgAI-C03 LDHs为例，其热分解过程包括脱层间水、层板轻基缩水并脱除CO2和新相生成等步骤。在空气氛围中加热低于220℃时仅失去层间水，而其层状结构没有被破坏;当加热到250-450℃时层板轻基脱水同时伴有层间碳酸根离子的分解:在450 -550℃时生成比较稳定的镁铝双金属氧化物[8]，组成是

Mg3A104 (OH) (Layered double oxides, LDO)。LDO一般具有较高的比表面积(约200-300mg /g)和比LDHs更强的碱性。LDO在一定的条件下可以恢复形成LDHs，即所谓的“记忆”功能。当加热温度超过600℃时，生成具有尖晶石结构的产物，从而使比表面积大大降低，孔体积减小，碱性减弱，而且其结构也无法恢复Cad

2.4记忆效应

在一定温度下将LDHs焙烧一定时间的样品（此时样品的状态通常是LDH中金属离子的复合氧化物）加入到含有某种阴离子的溶液介质中，其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的LDHs。一般而言，焙烧温度在500℃以内，结构的恢复是可能的，以MgAl-LDHs为例，温度在500℃内的焙烧产物接触到水以后其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的LDH；当焙烧温度在600℃以上时生成具有尖晶石结构的焙烧产物，则导致结构无法恢复。

2.5 组成和结构的可调控性

由于LDHs没有固定的化学组成，其主体层板的元素种类及组成比例、层间阴离子的种类及数量、二维孔道结构可以根据需要在宽范围调变，从而获得具有特殊结构和性能的材料。LDHs组成和结构的可调变性以及由此所导致的多功能性，使LDHs成为一类极具研究潜力和应用前景的新型材料。

2.6 阻燃性能

LDHs在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子以水和CO2的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度，阻隔O2的阻燃作用；LDHs的结构水，层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在较低的范围内

（200~800℃）释放阻燃物质。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，可以作为无卤高抑烟阻燃剂，广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域。

2.7红外吸收性能

LDHs在1370cm-1附近出现层间CO32-的强特征吸收峰,在

1000~400cm-1范围有层板上M-O键及层间阴离子的特征吸收峰，并且其红外吸收范围可以通过调变组成加以改变。

三水滑石类化合物的制备

随着水滑石材料应用领域的不断扩展，LDHs的制备研究也得到了迅速发展。除了最初的共沉淀法，又出现了水热合成法、溶胶一凝胶法、机械力化学法、模板法、离子交换法、焙烧复原法等。

3.1共沉淀法

共沉淀法是合成LDHs最常用的方法。该方法首先使含有构成LDHs层

板的M2+ , M3+金属离子的氢氧化物共同沉淀，然后将得到的胶体在一定条

件下晶化制得目标LDHs产物。共沉淀的基本条件是达到过饱和状态，一般

是通过调节反应体系的pH值来满足，使pH值高于或至少等于反应体系中最

易溶金属氢氧化物的沉淀pH值。根据沉淀条件不同，共沉淀法又可分为单

滴法、双滴法、成核/晶化隔离法和尿素法等。

（1）单滴法

单滴法[9]是将含有构成LDHs层板金属离子的混合盐溶液在剧烈搅

拌条件下逐滴加到含有LDHs层间阴离子的碱溶液中，再于一定的温度下晶

化一段时间。在滴加过程中体系的pH值持续变化，LDHs是在高过饱和度状

态下进行成核和生长，所以该方法也称变pH值法或高过饱和度法，但是在

高过饱和状态条件下往往由于搅拌速度远低于沉淀速度，常会伴有氢氧化物

或者难溶盐等杂相的生成，导致制备的LDHs产品纯度降低[10]。

采用该方法制备MgAI-C03 LDHs，将NaOH和NaZCO 3的棍合溶液以

3-4滴/min的速率滴加到硝酸镁和硝酸铝的混合溶液中，然后于一定温度下晶化一段时间，所得产物即为MgAI-C03 LDHs[11]。同时考察了晶化时间和

晶化温度对制备MgAI-COQ LDHs的影响，晶化时间较长、晶化温度较低时

对MgAI-COQ LDHs晶体的形成和生长有利。

（ 2）双滴法

双滴法是将含有构成LDHs层板金属离子的混合盐溶液和含有LDHs

层间阴离子的碱溶液通过控制滴加速度同时缓慢滴加到搅拌容器中，反应体

系的pH值一般是通过调节碱溶液的滴加速度来控制。该方法通过调节溶液

浓度和控制滴加速度使LDH、的成核和生长过程始终处于低过饱和状态下，

所以也称恒pH值法或低过饱和度法。该方法制备的LDHs比单滴法具有更高的结晶度[12]. Meng等[13]，采用该方法制备ZnFe-S04 LDHs，将含有层

板阳离子的盐溶液和1. 25mo1/L NaOH溶液同时滴加到去离子水中，控制

滴加的速率使混合物溶液的pH值维持在7,将所得的悬浊液在40℃晶化24h，得到淡黄色的ZnFe-SO4LDHs。随后将该LDHs的锻烧产物LDO即ZnFe2 O4

用作苯酚降解反应的催化剂，由于锻烧产物LHO的多孔性，它表现出良好的

催化效果。 Yun等[14]控制pH值恒定为10，滴加温度为400C，滴加完成

后将反应混合物在40℃搅拌4h，之后在70℃晶化Ooh,所得LDHs为晶形完

整的六方形片状晶体，晶粒尺寸范围约为40-120nm。将该方法制备的LDHs

与单滴法制备的LDHS相比，发现该方法制备的LDHs的比表面积较大且晶体表面平整。

（3）成核/晶化隔离法

成核/晶化隔离法是将含有构成LDHs层板金属离子的混合盐溶液和

含LDHs层间阴离子的混合碱溶液加入到全返混旋转液膜成核反应器中混和，

同时剧烈搅拌，在转子和定子狭缝间的高剪切力作用下快速形成LDHs晶核，然后将浆液在一定温度下晶化，使晶核生长。

该方法制备LDHs大致可以分为两个阶段[15]:第一个阶段是反应成核阶段，通过化学反应形成LDHs晶核;第二个阶段是晶核生长阶段，也称为晶化

过程。将这两个阶段分开，可以最大限度地保证LDHs粒子的生长环境一致，从而使制备的LDH s晶体颗粒的尺寸均一。

采用成核/晶化隔离法制备MgFe-LDHs，选定晶化温度为1000C，晶化

时间为6h，得到了窄粒径分布的纳米MgFe-LDHs[16]。研究发现，合成过

程中晶化温度对晶粒尺寸的影响较显著。晶化时间相同时，随着晶化温度升高，晶体结构趋于完整，晶粒尺寸显著增大。

（4）尿素法

尿素法制备过程是将一定量的尿素在一定的温度下加人到含有构成LDHs层板金属离子的混合盐溶液中，此时尿素受热发生水解生成碳酸氨使

溶液呈碱性，从而能达到LDHs合成所需要的碱度，保证LDHs的成核及生长。该方法的特点是过饱和度低，产物晶粒尺寸大，晶体生长完整。

采用尿素法制备CoAI-C03LDHs，得到了粒径为1^38. 3}m的产物，

同时考察了反应时间和温度对产物的粒径及其分布的影响[17]。

采用尿素法合成CoTi-LDHs，通过红外光谱和XRD分析发现C032一

和CNO一作为层间阴离子同时存在于LDHs层间，其层间距为0. 79nm，而

且发现晶化时间对产物的形貌、结构和性能均有显著影响[18]。研究还发现，存在于LDH。层间的CNO一是由尿素分解产生的(Urea-NH+-CNO-)。

将一定量的尿素加到含有二价金属(Mg2+或者Zn2+或者Niz+)硝酸盐

和三价金属(A13+)硝酸盐的四口烧瓶中，之后将烧瓶放人105℃油浴中进行

晶化反应，反应结束后，保持晶化温度95 -105C，即可得到高结晶度的

LDHs[19]。对于单滴法和双滴法，无论怎样加快搅拌速度，溶液内局部的瞬间pH值肯定有差异，而尿素法的优点就是可以维持溶液内部的pH值始终一致，因而可以合成高结晶度的LDHs0

3.2 溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法是为解决高温固相反应法中反应物之间扩散和组成均匀性

所发展起来的。这种方法通常包含了从溶液过渡到固体材料的多个物理化学步骤，如水解、聚合，经历了成胶、干燥脱水、烧结致密化等步骤。该过程使用

的先驱物一般是易于水解并形成高聚物网络的金属有机化合物(如醇盐)。在溶胶—凝胶过程中，由分子级均匀混合的无结构的先驱物，经过一系列结构化过程，形成具有高度微结构控制和几何形状控制的材料。溶胶—凝胶法合成水滑

石的基本过程主要包括水解、沉淀、洗涤、干燥等步骤，该法是先将金属烷氧

基化合物在HCl或HNO3溶液中进行水解，然后再进行沉淀，并控制条件，得

到凝胶。

采用溶胶—凝胶法合成了有机阴离子Mg-Al和Ni-Al水滑石。其合成反应是金属烷氧基化合物在HCl水溶液中的水解[20]。其样品的形态特征，热分解过程与共沉淀的不同，焙烧所得混合氧化物的比表面积比共沉淀法合成样品要高10%～25%，对其催化应用极为有利。溶胶—凝胶过程可以使通常在相当高的温度下才能制备出来的一些无机材料和固体化合物在室温或略高的温度下即可制备，因此可以通过在先驱物溶液中引入某些组分而构造出许多新型的多相复合体系。溶胶—凝胶法需要使用金属烷氧基化合物，价格昂贵，且其水解较难控制。

3.3 水热合成法[21]

水热合成法也是水滑石合成的常用方法。将金属盐溶液和混合碱溶液快速混合，立即将其转移至高压釜中，在一定温度下晶化、过滤、洗涤、干燥得到水滑石。水热合成法最大的优点是通过高温高压可以有效的控制晶相及晶粒尺寸，将非结晶的沉淀物转换成高结晶度的水滑石晶体，所以也常用来对共沉淀法制备的浆料进行热处理。而且水热处理使得层间阴离子更分散，得到更规整的结晶形貌。总的来说，在高温下，相应提高填充度和溶液碱浓度，可提高晶体的完整性。但水热合成法产量较小，不适合大规模生产。

3.4 离子交换法

离子交换法是当某些水滑石不能直接用共沉淀法制备时，可先用共沉淀法制备阴离子不同的水滑石，然后用需要的阴离子与原有阴离子交换，得到所需的水滑石。这是合成具有较大阴离子基团柱撑水滑石的重要方法。离子交换法制备水滑石至少需要满足两个条件：

一是交换离子的交换能力要比被交换离子的强。在常见的无机阴离子中，其可被交换的顺序为N O 3- >Cl->SO42 ->CO2 -，即NO3-最易被其他阴离子所交换，而CO 2 -通常只是交换其他离子。Linda M.Parker已经验证了许多阴离子的交换能力大小，得出了“高价离子容易交换进入层间，低价离子则容易被交换出来”的结论[22]。这是因为对进入离子而言，其电荷越高，半径越小，则交换能力越强。

二是选用有利于原水滑石胀开的溶剂或者溶胀条件使离子交换反应易于进行。离子交换法过程工艺繁琐，且影响因素多，难以控制。

3. 5 模板法

模板法是以有机物的自组装体或聚合物为模板，使反应物在模板与溶液相的界面处发生化学反应，在有机物模板作用下，形成LDHs/有机物复合体，再利用焙烧、溶蚀等方法去除模板，得到具有一定形状、尺寸和取向的LDHs。常用的有机物模板有由表面活性剂形成的微乳或囊泡、多肤和聚糖、嵌段共聚物、Langmuir-Blodgett自组装膜等。

首先制备出规则排列的聚苯乙烯微粒，将聚苯乙烯微粒浸渍在含有构成LDHs层板金属离子的混合盐溶液中，使得LDHs晶粒在聚苯乙烯微粒间的空隙

中生长，然后放人到2mo1/LNaOH溶液中，使LDHs沉淀析出，最后用甲苯将聚

苯乙烯溶解，得到了蜂窝煤状的LDHs聚集态[23].

利用该方法制备MgAI-C03 LDHs，在辛烷一十二烷基磺酸钠一水的乳

液中进行双滴法共沉淀反应，得到的LDHs与共沉淀法相比，产物的比表面积大，粒径分布窄[24] 。模板法是新崛起的LDHs制备方法，能够制备出在宏观

尺度上具有一定形状、取向和结构的LDHs材料。

3. 6 机械力化学法

物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象称为机械力

化学。机械力化学法具有工艺简单、能耗低、无需溶剂、产率高、制备条件温

和等优点。

预先将反应物研磨至一定细度，将无水Na2C0,和NaOH以物质的量比1，16混合，于室温下研磨l Omin，依次加入Al(N03)3·9 HZ 0,

Mg( N03):·6HZ0,混合研磨1h，然后用蒸馏水多次清洗，过滤，干燥，即得MgAI-C03 LDHs [25]

利用机械力化学法制备MgAI-N03LDHs，同时考察了一步法和两步法。一步

法是将Mg-(OH)Z,AI(OH):和Mg(N03)z·6H20同时加入到行星球磨机中球磨3h;两步法是先将Mg(OH):和Al(OH):在行星球磨机中球磨1h，此时两种氢氧化物

接近无定形态，然后再加入Mg(N03)Z·6HZ0研磨2ho XRI〕结果表明，两步法明显优于一步法[26]。

3. 7焙烧复原法

焙烧复原法是在一定的温度下通过焙烧前驱体LDHs以去除其层间阴离子，然后将该焙烧产物加入到含待插层阴离子的溶液中，从而获得目标LDHs。焙烧温度一般在500℃以内，过高将导致无法完全恢复LDHs的层状结构。该方法常用于制备插层LDHs，但样品容易出现晶形不好或晶相不单一的现象[27]

通过共沉淀法合成ZnAI-C03LDHs前驱体，将该前驱体在550℃焙烧5h得

到双金属氧化物(LDO)，然后将其分别加人到十二烷磺酸钠(SDDS)和山梨酸(SBA)的水溶液中，在90℃水浴中恒温搅拌3h。所得产物经XRD和FTIR表征，确认为DDS和SBA插层LDHs[28]

将前驱体MgAI-COa LDHs在4000C焙烧后得到的焙烧产物在Nat COa溶

液中静置18h，发现新形成的LDHs较原前驱体LDHs的表面和结构组成均不相

同[29]。

3.8 N2保护合成法

在合成时向反应体系中不断通入N2。用N2保护通常是出于以下两方面

得考虑：一是为了避免合成中一些易被氧化的物质被空气中的氧气氧化；二

是在制备非碳酸根型水滑石时防止空气中的CO2的干扰。此种方法适用于较

精细的合成。

3.9 微波晶化法

该法在合成中用微波辐射的方法促进快速形成良好晶形的水滑石。近年

来P. Benito等人已经利用微波辐射法研究了一系列水滑石类化合物，利用微波的特殊反应环境（均匀的快速升温加热）得到了较理想实验效果（产物

粒子的快速均匀生长），并且还结合微波与水热条件来处理材料得到了具有

一定孔结构的材料。在传统方法的基础上对水滑石材料的制备进行了一定的

创新。

四水滑石类化合物的应用

4.1 催化剂

LDHs和LDO独特的结构特性,可作为碱性催化剂、氧化还原催化剂以及催

化剂载体,应用于醇醛缩合、腈类水解、环氧化物的开环反应、芳烃类化合物

的氧化、醇类氧化、硝基化合物的还原等许多重要的有机反应。LDHs和LDO催化剂易于从反应体系中分离,且可在温和的条件下进行催化反应,与强碱性液体

催化剂如NaOH相比较,其对设备和环境的影响较小,因此具有广泛的应用前景。过渡金属LDH类材料在环境友好、均相氧化反应的多相化及高选择性催化等方

面得到广泛应用,例如通过CuZnAl-LDH前体制备的多元金属氧化物催化剂[30]。铜系LDH类材料是利用LDH层板结构可组装性,将Cu元素引入到层板中,经过

热处理过程, Cu高度、均匀地分散在LDO的表面,与LDO载体存在较强的缔合

作用,从而减少Cu组分的流失。钟燕等[31]利用Cu系LDH或其焙烧产物用于

苯酚催化氧化反应中,苯酚的转化率较高,产物以苯二酚或其它小分子羧酸为主。也有利于铜和其它金属元素之间的协同作用,提高其催化性能。通过在铜系LDH 类材料中添加其它的金属元素,例如贵金属或稀土金属,进一步改进催化剂的性质,尤其是近几年来,金属有机配合物阴离子插层LDH的研究,极大地提高了氧

化反应催化剂的催化能力[32]。活性组分被引入到层状结构的层间客体中,经

过热处理过程混合金属氧化物产生较大的比表面积,其催化性能往往优于LDO

的催化性能。将稀土元素Ce引入MgAl-LDH结构中,焙烧后制备出CeO2负载型

催化剂,它的催化活性高于单独以MgO或A12O3为载体的CeO2[33-34]。

4．2 功能性助剂材料

4. 2. 1红外吸收材料

红外吸收材料是指能够吸收特定波长的红外线从而实现一些功能的一类

材料。研究表明，LDHs材料具有选择性红外吸收能力和较宽的红外吸收范围，还可通过调变其组成改变红外吸收范围。

研究表明，聚乙烯(PE) /LDHs薄膜的红外吸收能力明显优于PE/滑石粉膜，且PE粉体在薄膜中的分散性能、薄膜的可见光透过性、热稳定性及力学

性能等均未受到影响[35]。如调节层板中的元素组成可获得选择性红外吸收材料，显著提高农用薄膜的保温性能。

4. 2. 2紫外阻隔材料

紫外阻隔材料是一类能够吸收或反射紫外线的物质，广泛应用于塑料、橡胶、涂料、化妆品中，起到隔离紫外线、抑制光老化的作用。将有机紫外吸收

剂插人LDHs层间，所得材料具有对紫外线进行物理屏蔽和吸收的双重作用。

采用晶化/成核隔离法制备得到ZnAI-C03LDHs，然后以乙二醇为分散剂，用

离子交换法得到了具有完整晶相结构的水杨酸根插层的ZnAI-LDHs。研究发现，水杨酸根离子插层的LDHs,粒径小(88nm)且粒子分散性好，在保持较好的可见

光透过率的前提下具有一定的紫外屏蔽性。与纯水杨酸相比，其吸收范围较宽，对紫外线辐射的屏蔽能力加强。[36]

将6种有机紫外线吸收剂通过离子交换法或共沉淀法插人ZnAI-LDH、层间。研究表明，所有有机吸收剂分子的插层产物都有很好的紫外阻隔性能和透

明性。[37]

4. 2. 3无机燃抑烟材料

无机阻燃剂低烟，无卤，无二次污染，且具有阻燃一填料的双重功能，是一种很有应用前景的阻燃剂。当C03-LDH，受热时，其层间的C03 2一会分

解释放出COz，起到隔绝氧气的作用，层间水也会释放出来，起到降低材料表

面温度的作用，同时LDHs在材料表面形成凝聚相，阻止燃烧面扩展;LDHs受热分解后，其内部形成高分散的大比表面积固体碱，对燃烧产生的酸性气体具有

较好的吸附作用，从而起到抑烟的作用[38]。

成核/晶化隔离法制备的Zn-MgA1C03-LDHs作为阻燃剂加入到乙烯一醋酸

乙烯共聚物树脂中，使产物的氧指数大幅度提高，具有明显的阻燃和抑烟效果[39]。

4.2.4热稳定剂

聚氯乙烯(PVC)制品具有广泛的用途，但是PVC存在热稳定性差的缺点，主要是因为PVC在受热时释放出的HC1具有自催化作用，抑制其热降解一般

是添加热稳定剂。传统的热稳定剂存在有毒(无机铅盐、钡福皂)、价格昂贵(有机锡)等缺点。新近出现的无毒水滑石热稳定剂不仅热稳定效果优异，而

且还具有绝缘性好、耐候性好及加工性好等优点，能与其它热稳定剂起协同

作用[40]。水滑石对PVC的热稳定性能源于水滑石与PVC降解过程中产生

的HC1的反应能力[41]:首先，HCl与水滑石的层间阴离子发生反应，形成

层间阴离子为C1一的水滑石，达到吸收HCl的目的;然后，水滑石层板上的金属氢氧化物与HC1反应，形成金属氯化物，也吸收了HCl o

研究了不同Mg/AI物质的量比的MgA1C03-LDHs对PVC的热稳定效果。研究发现，随着Mg/A1物质的量比的增大，PVC热稳定性变差[42]。他们认

为随着电负性较小的Mgt+含量的增加，层板OH和HC1的反应活性会降低，

同时层板电荷密度也会降低，减弱了C1一进人层间进行离子交换的驱动力，这均不利于对HC1的吸收，阻止了PVC的自催化分解。

4. 3生物医药材料

LDHs存在碱性，可以用于治疗胃病。通过中和反应调节胃液的pH值，LDHs可以有效减缓胃酸和胃蛋白酶的作用，使胃组织功能恢复正常。作为

抗酸药，LDHs正在迅速取代第一代氢氧化铝类传统抗酸药。研究证明，通

过改变LDH、层间阴离子的种类，可以得到一些含磷酸盐阴离子的

LDHs,LDHs将继承传统抗酸药的优点，并可避免软骨病和缺磷综合症等副作

用的发生。

将具有杀菌能力的Zn2+引人LDHs层板或将Ag+以络合离子的方式引入LDHs层间，可以得到性能优异的杀菌防霉材料。

4. 4分离与吸附材料

LDHs具有阴离子交换性能，因此可以作为阴离子交换剂。LDHs的阴离

子交换能力与其层间的阴离子种类有关，阴离子交换能力顺序为C03 Z- > SOq 2- > HPOq 2- > F` >Cl->B(OH)一>NO:一，高价阴离子易于交换进人LDHs层间，低价阴离子易于被交换出来。目前，在印染、造纸、电镀和核

废水处理等方面已有使用LDH。作为离子交换剂的研究报道，如用LDHs通

过离子交换法去除溶液中一些杂质离子，如Ni(CN)q2-.Cr认Z- , POq 3- , Mo以Z , B03 3-。与交换树脂相比，LDHs不仅交换容量相对较大，而且

具有耐高温耐腐蚀、耐辐射、不老化、密度大、体积小等特点。

利用LDHs层间N认一的可交换性来脱除水体中的卤离子[43]。研究表明，LDHs层板电荷密度大，离子交换容量越高，其脱除效果越好。卤离子

与LDHs层间N03-的交换能力顺序为F->CI->Br->I-。将LDHs应用于环境

友好化学中是当前研究的热点，它可以吸附多种有害气体

最近几年来，LDHs又表现出了在其他方面的一些应用，如调变层板阳

离子的种类或调变层间阴离子种类，得到一系列光电磁功能材料、高性能染

料及颜料、医药缓释剂材料等。

五结论

层状双金属氢氧化物是一种新型的环境友好型的材料，在催化，离子交

换与吸附，医药，功能性材料，添加剂等方面的应用已经取得了很大的进展，

随着研究的深入，LDHs的应用领域将会大大的拓宽，必将成为一类极具研究和使用价值的新材料。

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