层状双氢氧化物的制备性质及应用

科 技 论 坛
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层状双氢氧化物 的制备性质及应用
赵仁波 苏荣军 梁 爽 代安福 （ 哈 尔滨 商业 大学 生命科 学与环境科学研 究 中心 ， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ７ ６ ） 摘 要： 层状双金属 氢氧化物 ， 别名为类水滑石 ， 属 于离子型层状粘土化合物 。其性能优越 ， 在很 多方面都 具有 良好的应用前景 ， 近年 来受到 了学者们的广泛关注。文章叙述 了 Ｌ ＤＨ ｓ 的制备 方法、 性质及应 用。 关键词 ： 层 状 双 氢氧 化 物 ； 制备方法 ； 应用 的层板中’ 可以制各具有— 性的催 ｌ 。 Ｍｏ ｈ ａ ｐ ａ ｔ ｒ 等＾ 采用恒 １概 述 层状双氢氧化！ Ｉ ． ａ ｙ ｅ ｌ ｅ ｄ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｈ ｙ ｄ ｍｉ ｄ ｅ Ｄ Ｈｓ ） 叉称阴离子粘土或 定 ｐ Ｈ法成功合成了ｚ ｎ ｃ 卜Ｌ Ｄ Ｈ ｓ ， 合成的材料在可见光条件下对 咕 吨染 类水滑石。相互平行的层扳构成了其主体． 层板带正电荷层 问的阴离子具 料和取代酚有良好的去除效果 同时探讨了光催化反应的机理。作为催化 有可交换性目起到维持电荷平衡的作用 层状双氢氧化物于 自 然界大量 剂载体。 杂多 酸化合 物作为 酸型催 Ｊ 的性能很 好。 有学者制备了 —种杂 存在萁合成方法简单多样 目成本低廉、 催化剂本身的比表面积大、 对环境 多酸阴离子柱撑 Ｚ ｎ Ａ １ 一 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 的固体酸催化剂拼研 究了它们催化乙酸与 友好近年来受到各界学者的广泛关注。Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 因为 Ｌ Ｄ Ｈｓ 及其煅烷严 睹 责 性中心。 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ ２ ￣ 面积和阴离子重换 容量且合成 的成本低、 对环境友好周 Ｉ 比 ＿ 恩有巨大的开 作为固体确 煅烧产物作为碱催化剂主要是用来实现烯陉氧ｆ ｛ 二 物聚合、烷氧基化和醇 发前景。 ２层状双氢氧化物的制备方法 醛缩合等 反应的。 Ｒ ｅ ｉ ｃ ｈ ｌ ｅ 等＾ 认为其具有其他催化剂不具备的高选择性 水滑石在自然界中通常由镁、 铝的羟基层与层间碳酸根组成 同时还 和高稳定 ｌ 生的优 。正是基于这—特 点使得 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 及其煅烧产物可以在 含有— 以分离的杂烦 因此想要获得纯 争的 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ人工合成是首 玲雪坂 应 中取代传统的碱 陛催仪剂 。 选方法 。 ３ ３医药方面的应用。Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 可作为—些常见疾病的特效药， 除此之外 ２ １ 共沉淀法。该方法是将一定比例的金属离子盐溶液与碱液在一 还可负载药物分子加对氨基苯磺酸、 阿莫西林等。 水滑石型药物自 增长药 定温度条件下搅拌产 生沉淀抗 淀物与母液在一定条件下老化一段时间 物分子的释放时间， 延长药效， 降低血液中药物浓度， 减轻对 ＾ 体的副作用。 后 磺物洗涤、 干燥荔得实验所需 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 。在制备过程中， Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 晶体离 Ｋ ｈ ａ ｎ 等＾ 经过研究发现在保持实验条件不变的前提下时插 层后的药物 子的形成时间各不相同形成的离子大小不均匀饵 其操作简便 撤 广泛 的缓释性与未括ｉ 层的药物相比有了大幅度的提升＇ 为药物缓释领域指引了 应胛 。 新的方向。 ２ ２ 尿素７ Ｊ ｝ ｝ 去 。尿素是 — 种 在水中溶 度彳 艮 高的弱碱。 体系温良大 ３ ． ４ 电化学方面的应用。 为获得电活Ｉ 生 材料 ＝ 丁 牛 电活ｆ 生 的阴 于９ ０ ℃时尿素被逐渐分解产生铵根离子和碳酸根离子， 与金属离子生成 离子负载至 ｌ 冰 滑石层间如将磺酸阴 离子负载到锌铬水滑石层间拼在碳电 沉淀。在反应过程中尿 素的分解速度缓慢， 因此溶液的 ｐ Ｈ值基本不发生 极 Ｅ 沉积制成薄膜获得水滑石修饰的电极材料。水滑石层板的金属阳离 变化。此方法获得的Ｌ Ｄ Ｈｓ 晶体结构好 目 粒径均匀。 子的“ 同晶取代” 以及层间阴离子的可交换性可以制备了具有电化学活性 ２ ３水热合盛法。 水热合成法是按需要配置—定比例的金属盐溶液和 的水滑石材料推 动着水滑石在电化学领域不断前进。 碱溶液， 再将二者混合然后将上述得到的反应液转移至高压反应釜的不 ４结论 锈钢内衬 中， 在适宜 的温度下反应一段时间， 在高温 、 高压 的条件下合成 层状双氢氧化物的制备方法简单多样， 可制备出形貌不同的类水滑石 Ｌ Ｄ Ｈｓ 样品日 。与共沉淀法相比场 粒制 得的 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 晶型结构更加完整， 分 样品。且随着研究的不断深 入其制备方法也不局限于 Ｅ 述方法的某—张 散ｌ 好、 粒子尺寸小。 可以根据需要将其中的力诖逆 行 组合来获得不同性能 的类水ｌ 捐石 。层状 ２ ， ４离子交换法。 将含有较， Ｊ 懒 阴离子的 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 前驱体溶液与目标 双氢氧化物因其独特的陛质 各方面都具有广泛地应用。但也 芷 阴离子溶液在剧烈搅拌的条件下混合 铂 争一 段时间即可交换 Ｌ Ｄ Ｈｓ 的 着—些问题 Ｅ 匕 虫 Ⅱ 女 昨耐 陇 貌的样品， 如何对其进行回收再利用等。 层间阴离子 使用该力法要考虑阴离子的交换能力的强弱、 阴离子粒径的 随着对层状双氢氧化物研究的深入这 些问题也会随之解决， 能够使其带 大小、 反应液 ｐ Ｈ的高低等影响因素。通常即将进 ＾层间的阴离子的电荷 来更－ 大的经济效益。 越大 、 半径越小其 交换能力越强。 —般交换介质的 ｐ Ｈ越小越有利于离子 参考文献 交换自 过 ｝ ｊ 亍 ＇ ｆ 旦 通常 ｐ Ｈ 呵， Ｊ 、 于４ 。 ［ １ 】 袁素瑁 ， 张青红， 李耀刚， 等． 氧化铺镁铝复合氧化物的制备及光催 ２ ５ 煅烧复原法。Ｌ Ｄ Ｈｓ 具有记忆效廊’ 即将 Ｌ ２ ０ ０ ９ ， ｌ １ ： １ ９ ７ ７ － １ ９ ８ １ ． 分散到含有某种阴离子的溶液中朋 离子就会插层进 入层板间隙从 而又 ［ ２ １张凤 采 层状双氢氧化物基吸附剂制备及ｔ ｝ 生 能研宄 山东大学博士论 ０ １ ５ ： １ ４ － － １ ５ ． 会耍新 形成特殊 的层状结构的 Ｌ Ｄ Ｈ ￣ ｏ在此力怯 中煅烧温度决定着插层 丈 ２ 结构能否复原。 当温度超＿ 过５ ５ ０ ￣ Ｃ ， Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 的层状结构基本无法复原。 该方 ［ ３ ］ 薛源明， 樊丽辉， 刘东斌 李士风 申延明． 锌铬水滑石可见光降解甲 法主要用于制备负载不同层板间阴离子及制备层间羟基强碱 陆催化剂。 基橙 的性能研 究． 沈Ｆ Ｂ ４ ￣ － Ｔ － 大学学报 ２ ０ １ ５ ， ０ ３ ： ２ ３ ３ － ２ ３ ７ ． ２ ． ６ 铹波辅 叻合成法。 嫩提提＿种 非离子化的辐射能的电磁波０ 波 ［ ４ ］ 袁如 张新， 侯万国． Ｎ ｉ ｆ ｒ ｉ 类水滑石的合成与光催化应． 高校化 学工程 长范围从 １ ｍ ｍ ～１ ｎ ｌ ’ 频率范围从 ３ ０ ０ ～ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ＭＨ ￣ 能量在红外与无线 学报 ２ ０ １ ３ ， ２ ７ ３ ３ ４ － ３ ３ ８ ． 电波之间 旨 量小至可以影响微观离子的迁移和偶极子转动， 大至不能 圈 敖燕辉， 王丹丹， 王沛芳等． 层状双金属氢氧化物的制备方法及光催化 引起分子结构的改变 采用微波法 备Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 可以大大地减少反应时间 应 用． 四川环境 ２ Ｏ １ ６ ｐ１ １ ３ ６ － － １ ４ ３ ． 并台 晶度更高的产品。 圈Ｂ ｈ ａ ｔ ｎ ａ ｇ ａ ｒ Ｓ ｉ ｌ ｌ ａ ｎ ｐ ａ ａ Ｍ Ａ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｅ ｍｅ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｎ ｉ — ３层状双氢氧化物的应用 ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ ｗａ ｔ ｅ ｒ ．Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ｌ ａ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ２ ０ １ １ ，１ ６ ８ ９３ ＿ ＿ ５ ０ ４ ． ３ ． １ Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 在吸附方面的应用。Ｌ Ｄ Ｈｓ 的层间阴离子具有可交换 因 ４ 此可以将其作为一种阴离子交换材料来此 外， 还可以将各种阴离子通过 同 Ｓ ｉ ｌ ｖ ａ Ｃ Ｇ Ｂ ｏ ｕ ｉ ｚ ｉ Ｆ ｏ ｍｅ ｓ ｅ ｔ ａ ｋ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｅ ｄ Ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｓ ｌ ｙ Ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｓ ｏｒ ｆ Ｖｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｏｘ ｙ ｇ ｅ ｎ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 离子交换引入 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ 层间 而实现 目 标阴离子的固定。 在吸附方面 Ｌ Ｄ Ｈ ｓ Ｈｉ 子污染物。 ｆ ｒ ｏ ｍ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ａ ｍ ｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ． ２ ０ �