镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性
滑石在电子材料中的应用研究进展
滑石在电子材料中的应用研究进展近年来，滑石作为一种新兴的材料，在电子行业中的应用逐渐引起了人们的关注。
以其独特的物理和化学性质，滑石在电子材料领域展现出了广阔的应用前景。
本文将对滑石在电子材料中的应用研究进展进行综述。
滑石，化学式为Mg3Si4O10(OH)2，是一种层状的硅酸盐矿物，其主要成分为铝、镁和硅。
滑石具有很高的热稳定性、优良的绝缘性能、低热膨胀系数等特点。
这些特性使得滑石成为一种理想的电子材料。
首先，滑石在电子散热材料中的应用得到了广泛研究。
随着电子设备的不断发展和功能的提升，散热问题成为制约其发展的关键因素之一。
滑石的高热传导性能和低热膨胀系数使其成为一种有效的散热材料。
研究表明，添加滑石颗粒到聚合物基体中可以显著提高散热效果。
此外，滑石纤维作为散热材料也显示了良好的散热性能。
因此，滑石在电子设备的散热问题上具有巨大的应用前景。
其次，滑石在电子打印电路板（PCB）中的应用也受到了广泛关注。
滑石的层状结构为其优异的电气性能提供了基础。
研究表明，将滑石纳米片层添加到PCB材料中可以有效提高其介电性能和导电性能。
此外，滑石还具有较低的介电损耗和较高的阻燃性能，可以提高电子设备的安全性。
因此，滑石在PCB领域的应用具有重要的意义。
另外，滑石在电子封装材料中的应用也备受关注。
对于高密度集成电路（HDI）和三维封装技术，封装材料的热稳定性和尺寸稳定性要求日益提高。
滑石因其低热膨胀系数和高热稳定性成为一种理想材料。
研究显示，将滑石纳米片层添加到封装材料中可以提高其热稳定性和机械性能。
此外，滑石还可以改善封装材料的介电性能和导热性能，有助于提高电子器件的性能和可靠性。
此外，滑石还在其他电子材料领域显示出了巨大的应用潜力。
例如，滑石纳米片层可以用于制备柔性电子材料，其可靠的机械性能和低膨胀特性使其成为制备柔性电子器件的理想选择。
此外，滑石也可用于制备超级电容器、电磁屏蔽材料、光学材料等。
尽管滑石在电子材料中的应用潜力巨大，但目前仍存在一些挑战和难题。
《2024年Fe-Ni基类水滑石中金属氧化物的原位生长对其催化性能的影响》范文
《Fe-Ni基类水滑石中金属氧化物的原位生长对其催化性能的影响》篇一Fe-Ni基类水滑石中金属氧化物的原位生长对其催化性能的影响一、引言随着环保和能源利用问题日益凸显，新型催化剂材料的研究与发展变得尤为重要。
其中，Fe/Ni基类水滑石作为一种具有独特结构和优异性能的催化剂材料，近年来受到了广泛关注。
本文将重点探讨Fe/Ni基类水滑石中金属氧化物的原位生长过程及其对催化性能的影响。
二、Fe/Ni基类水滑石的结构与特性Fe/Ni基类水滑石是一种由水合铁、镍离子及其他元素（如铝、镁等）形成的层状双金属氢氧化物。
其独特的多层结构以及在多相催化中的表现吸引了广泛关注。
通过合理的设计与调整，这种材料的结构和组成可得到优化，从而提高其催化性能。
三、金属氧化物原位生长过程在Fe/Ni基类水滑石中，金属氧化物的原位生长是一个重要的过程。
在适当的温度和气氛条件下，水滑石中的金属离子可以被氧化为金属氧化物，形成一种新的结构。
这种原位生长的金属氧化物不仅具有较高的分散性，而且与基体材料之间存在强烈的相互作用，从而提高了催化剂的活性、选择性和稳定性。
四、原位生长对催化性能的影响（一）提高活性金属氧化物原位生长后，其独特的结构和组成使得催化剂的活性得到显著提高。
由于金属氧化物的高分散性和与基体材料的强相互作用，使得催化剂在反应过程中具有更高的反应速率和转化率。
（二）增强选择性原位生长的金属氧化物可以改变反应路径，从而提高反应的选择性。
通过调整金属氧化物的种类和含量，可以实现对目标产物的选择性控制，从而优化催化过程。
（三）提高稳定性原位生长的金属氧化物与基体材料之间的相互作用可以增强催化剂的稳定性，降低其在高温和长期使用过程中的烧结和失活现象。
这有助于提高催化剂的使用寿命，降低生产成本。
五、实验设计与研究方法为了研究Fe/Ni基类水滑石中金属氧化物的原位生长及其对催化性能的影响，我们设计了一系列实验。
首先，通过合成不同配比的Fe/Ni基类水滑石前驱体，然后在一定温度和气氛下进行热处理，使金属离子氧化为金属氧化物。
镁铝铟类水滑石的合成与表征
镁铝铟类水滑石的合成与表征近年来，镁铝铟类水滑石(MAINPs)已被广泛研究，因其具有优秀的力学性能和耐热性.镁铝铟类水滑石是一种新型的固体溶剂，具有高比表面积、高化学稳定性、良好的力学性能和热稳定性。
镁铝铟类水滑石是由多种元素构成的，因此它们可用于合成多种复杂的改性结构，从而有效地改善其力学性能和耐热性。
镁铝铟类水滑石的合成可以有效的改善其力学性能，可采用化学蒸镁、水烧结和固溶，其中固溶合成技术，是一种合成得到镁铝铟类水滑石最有效的方法。
此外，水烧结是另一种有效的合成方式，碳化石灰可以用作水烧结合成MAINPs的热前处理剂。
另一种不同的合成方式是化学蒸镁，该方法主要是通过溶剂热法将镁铝铟类水滑石混合物升温固定，从而形成MAINPs粉末。
除了上述合成方法，还采用了表征技术来检测镁铝铟类水滑石的特征和性质。
通常，采用粉末X射线衍射(XRD)技术来检测其结构；采用扫描电子显微镜(SEM)技术来检测其粒度信息；采用拉曼光谱(Raman)技术来检测其结构；采用热重分析(TGA)技术来检测其热稳定性；采用X射线荧光光谱(XRF)技术来检测其元素成分；而采用动态蒸发量分析(DEVA)技术来检测其内部气体含量等等。
然后，通过测试和分析，可以更好的了解镁铝铟类水滑石的特征和性质，从而更好地研究其力学性能和耐热性。
此外，研究人员还可以利用化学沉积技术来控制镁铝铟类水滑石的结构，以改善其力学性能和耐热性。
该技术通过向晶体表面沉积固体溶剂来改变晶体形状，从而提高晶体的力学性能和耐热性。
例如，研究人员可以将含氧铝的晶体放入高温溶液中，使铝沉积到镁铝铟类水滑石的晶体表面上，并形成稳定的氧离子网络层。
综上所述，镁铝铟类水滑石具有优异的力学性能和耐热性，目前，采用合成技术和表征技术，可以有效地改善镁铝铟类水滑石的性能。
因此，研究镁铝铟类水滑石的合成和表征，将有助于其在现代工程领域的应用。
新型镍锡铝水滑石的合成及还原性能
硅酸盐学报· 1730 ·2009年新型镍锡铝水滑石的合成及还原性能潘国祥1,2，倪哲明2，曹枫1，李小年2(1. 湖州师范学院化学系，浙江湖州 313000；2. 浙江工业大学化学工程与材料学院，杭州 310032)摘要：通过改变Ni/Sn和(Ni+Sn)/Al的摩尔比，采用共沉淀法成功合成了新型NiSnAl水滑石(layered double hydroxides，LDHs)。
当n(Ni)/n(Sn)≥16和n[(Ni+Sn)]/n(Al)=2～5时可制备纯水滑石相材料。
当n(Ni)/n(Sn)≤12时，合成样品中除存在水滑石相外，还伴随有SnO杂相。
合成的Ni20SnAl7– LDHs样品形貌呈六边形，其尺寸约为80nm，并且分散性良好。
热重–差热分析显示：在Ni3Al–LDHs基础上添加Sn，其热稳定性变差；随着n[(Ni+Sn)]/n(Al)增大，水滑石层板羟基及层间碳酸根的热分解温度降低。
H2程序升温还原分析表明：样品还原过程包含2个阶段，低温还原峰对应于Ni/Sn 从水滑石层板中直接还原，高温还原峰则为Ni/Sn从氧化物NiSnAl(O)中还原。
并且Sn含量越高，Al含量越低，NiSnAl–LDHs样品越容易被还原。
关键词：镍锡铝水滑石；合成与表征；热稳定性；还原特性中图分类号：O611.6 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)10–1730–05SYNTHESIS AND REDUCTIVE PROPERTIES OF NEW Ni–Sn–Al LAYERED DOUBLE HYDROXIDESP AN Guoxiang1,2，NI Zheming2，CAO Feng1，LI Xiaonian2(1. Department of Chemistry, Huzhou Teachers College, Huzhou 313000, Zhejiang; 2. College of Chemical Engineering andMaterials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China)Abstract: New Ni–Sn(Ⅱ)–Al layered double hydroxides (NiSnAl–LDHs) were successfully synthesized using coprecipitation by modifying the mole ratio of n(Ni)/n(Sn) and n(Ni+Sn)/n(Al). The synthesized materials with unitary hydrotalcite phase can be ob-tained if n(Ni)/n(Sn)≥16 or n(Ni+Sn)/n(Al)=2–5. When n(Ni)/n(Sn)≤12, the synthesized samples contain a SnO phase as well as a hydrotalcite phase. The structure of Ni20SnAl7–LDHs particles is hexagonal and the powders are well dispersed with a size of 80nm. Sn-substituted LDHs samples showed less thermal stability compared to Ni3Al–LDHs. With the ratio of n(Ni+Sn)/n(Al) increasing, the de-composition temperature of the hydroxyl layer and interlayer carbonate decreased. The H2–TPR (temperature programmed reduction) char-acterization of NiSnAl–LDHs showed that the reductive process of LDHs contains two steps. The low-temperature reductive peak seems to be resulted from the direct reduction of Ni/Sn ions within the layers, while the high-temperature reductive peak seems to be resulted from the reduction of NiSn(O). Additionally, the NiSnAl–LDHs tend to be reduced as the Sn content increases or the Al content decreases.Key words: nickel–tin–aluminum layered double hydroxides; synthesis and characterization; thermal stability; reductive property水滑石类材料(layered double hydroxides，LDHs)，也称层状阴离子黏土，是一种重要的无机功能材料。
水滑石的结构和性质以及市场应用介绍讲解学习
水滑石的结构和性质以及市场应用介绍讲解学习水滑石是一种常见的高岭土矿物，化学组成为Mg3Si4O10(OH)2、它具有层状结构，由正四面体的硅氧化物和八面体的镁氧化物构成，中间以氢氧化物桥联。
水滑石是一种软质矿石，硬度为1-2，颜色多为白色、灰色或淡黄色。
水滑石具有一系列独特的性质和特点。
首先，水滑石具有良好的吸附性能，对有机物和金属离子有很强的吸附能力。
这使得它在环境污染治理和废水处理中得到广泛应用。
其次，水滑石是一种低温矿物，可以在500℃以下稳定存在，这使得它成为一种理想的阻燃剂。
此外，水滑石具有较高的吸湿性和保水性能，可用于调节湿度和保湿。
此外，水滑石还具有一定的防辐射能力，通过吸收和缓冲射线来保护人体免受辐射伤害。
水滑石在各个领域都有广泛的应用。
首先，在建筑材料方面，水滑石可用作填充剂、增稠剂和涂料成分，可以提高材料的强度、稳定性和耐候性。
其次，在环境治理方面，水滑石可以用于废水处理、气体吸附和重金属离子吸附等方面。
它可以有效去除废水中的有机物和重金属，净化水质。
此外，水滑石还可用于混凝土和陶瓷的增强剂、绝缘材料、填充剂和防火材料等领域。
在食品工业中，水滑石被广泛用作食品添加剂，用于增稠、稳定和吸湿等功能。
此外，水滑石还可以用于制备催化剂、润滑剂、陶瓷材料和橡胶填充剂等。
除了以上应用外，水滑石还可以用于医疗健康领域。
由于其良好的吸湿性和保湿性能，水滑石可以制成膏体、软膏和药膏等形式，用于外科手术、创伤护理和皮肤护理等。
此外，水滑石还可以用于制备无菌敷料和药物缓释体，可以提高治疗效果和患者的舒适度。
总之，水滑石是一种常见的矿物，具有良好的吸附性能、阻燃性能和保湿性能等特点。
它在环境治理、建筑、食品工业和医疗健康等领域具有广泛的应用前景。
随着对环境保护和健康生活要求的提高，水滑石的市场前景将更加广阔。
镁铝类水滑石的介绍
类水滑石摘要根据近十几年的文献，对类水滑石的性质，制备及应用进行了综述。
介绍了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。
目录1类水滑石2性质3制备4应用目录1类水滑石2性质3制备4应用类水滑石类水滑石化合物（Hydrotalcite－like compounds,HTlc）是由带正电荷的金属氢氧化物层和层间电荷平衡阴离子构成的层状双金属氢氧化物。
可用通式表示为 [M2+1-xM3+x(OH)2]x+[An-x/n] ·mH2O，其中M2+ 是二价金属阳离子，可以有Fe2+，Co2+，Cu2+，Zn2+，Mn2+ 等；M3+ 是三价金属阳离子，可以有Fe3+,Cr3+等，由这些二价和三价金属离子的有效组合，可形成二、三元甚至四元的HTlcs。
An- 为层间阴离子，可为无机阴离子如Cl-、CO32-等；也可以是有机阴离子，如对苯二甲酸根以及配合物阴离子如Zn(BPS)34 －等；还可以为同多或杂多阴离子如V10O286 －及层状化合物如[ Mg2Al(OH)] －等。
A是价数为-n的阴离子，X是M3+与｛M3++M2+｝的摩尔比。
HTlc单元晶层相互平行重叠形成层状结构，层状结构中的每一层的结构和水镁石Mg(OH)2类似(水镁石为正八面体结构，结构中心为Mg2+,六个顶点为OH-，相邻的正八面体通过羟基共用边相互连接形成片层)，是由金属(氢)氧八面体靠共用边相互连接而成，但化学组成与水镁石不同，其中部分二价金属离子被三价金属离子代替(称为同晶置换)，称为类水镁石层。
类水镁石层相互平行重叠形成HTlc层状结构．层和层之间有孔隙，通常称为通道 (Gallery)。
水镁石层是电中性的，而类水镁石层中由于三价金属离子同晶置换部分二价金属离子而带有剩余正电荷。
这种由晶体结构本身产生的电荷与外界条件(如分散介质的pH，电解质等)无关，所以称为永久电荷。
镍铁、镍铝类水滑石及其衍生材料的制备和性能研究
镍铁、镍铝类水滑石及其衍生材料的制备和性能研究本文采用共沉淀法,用二价金属镍盐与三价金属铁盐或铝盐为原料制备了镍铁、镍铝类水滑石材料,将所制得的材料在氨气气氛中焙烧,得到镍铁与镍铝类水滑石的衍生材料。
采用XRD、FT-IR、SEM、XPS、N<sub>2</sub>吸附-脱附等测试方法对所制备的材料进行了表征。
结果表明,镍铝类水滑石衍生材料是由金属镍与Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的晶体组成的,镍铁类水滑石衍生材料是由金属镍与Ni-Fe合金的晶体组成的。
通过用震动样品磁强计测试（VSM）结果表明,镍铝类水滑石衍生材料具有较强的磁性,在Ni/Al=4:1、氨气气氛下制得的衍生材料其比饱和磁化强度为35.28 emu/g,矫顽力5.01 Oe,剩磁为5.02 emu/g;同样,在Ni/Fe=1:1、氨气气氛下制得的镍铁类水滑石衍生材料具有很强的磁性,其比饱和磁化强度为79.99 emu/g,矫顽力4.13 Oe,剩磁为4.14 emu/g。
本文采用共沉淀法,通过二价金属镍盐与三价金属铝盐制备出镍铝类水滑石材料,Ni-Al摩尔比分别为（1:1、2:1、3:1、4:1、5:1）,然后在氨气气氛中煅烧,制得镍铝类水滑石衍生材料。
通过XRD、SEM、VSM、FT-IR、SEM、BET等技术手段对其结构、形貌、颗粒大小等进行了表征。
XRD测试结果显示Ni/Al摩尔比为4:1时,衍射峰尖锐且对称,类水滑石结晶度高。
本文也客观的评价了两种材料催化性能。
探讨了焙烧温度、反应温度、合成镍铝类水滑石材料的摩尔比等因素对催化效果的影响。
获得了最优的合成条件为:焙烧温度500 <sup>℃</sup>、摩尔比为3:1,最优的反应条件为:反应的温度为180 <sup>℃</sup>、反应的时间为6 h、镍铝类水滑石衍生材料（氨气条件下500 <sup>℃</sup>煅烧）的加入量为0.3 g。
超分子结构[Co(C_2O_4)_3]~(3-)插层镁铝水滑石的组成及热稳定性
![超分子结构[Co(C_2O_4)_3]~(3-)插层镁铝水滑石的组成及热稳定性](https://img.taocdn.com/s3/m/aa8a8c0f84868762cbaed57e.png)
硅 酸 盐 学 报 · 72 ·2009年超分子结构[Co(C 2O 4)3]3–插层镁铝水滑石的组成及热稳定性王力耕，余 锋，潘国祥，应逸文，龚 渊，倪哲明(浙江工业大学化学工程与材料学院，杭州 310014)摘 要：以Mg 0.67Al 0.33(OH)2(NO 3–)0.33·0.61H 2O 水滑石为前驱体，用离子交换法将三草酸合钴酸根([Co(C 2O 4)3]3–)插入到层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides ，LDHs)层间，用X 射线衍射谱、Fourier 变换红外光谱、热重–差热分析和电感偶合等离子体发射光谱等对样品进行表征。
结果表明：[Co(C 2O 4)3]3–可取代层间的NO 3–组装得到晶体结构良好的[Co(C 2O 4)3]3––LDHs 。
[Co(C 2O 4)3]3––LDHs 的层间距为1.008 nm ；通过与半经验PM3分子轨道法优化计算得到的[Co(C 2O 4)3]3–三维尺寸进行比较，推测客体[Co(C 2O 4)3]3–是沿短轴垂直于层板的方式单层交替排布于层间，与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构，增加了[Co(C 2O 4)3]3–的稳定性。
关键词：水滑石；插层；超分子结构；热稳定性中图分类号：O614.22；O614.3；O614.81 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)01–0072–04COMPOSITION AND THERMAL STABILITY OF SUPRAMOLECULAR ASSEMBLY [Co(C 2O 4)3]3–INTERCALATED Mg–Al LAYERED DOUBLE HYDROXIDESWANG Ligeng ，YU Feng ，P AN Guoxiang ，YING Yiwen ，GONG Yuan ，NI Zheming(College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)Abstract: [Co(C 2O 4)3]3–pillared Mg–Al layered double hydroxides (LDHs) were successfully assembled by ion-exchange method using Mg 0.67Al 0.33(OH)2(NO 3–)0.33·0.61H 2O as a precursor. The samples thereby obtained were characterized by X-ray diffraction, Fou-rier transform infrared microscopy, thermogravimetric–differential thermal analysis and inductive coupled plasma emission spec-trometry measurements. The results show that the original interlayer nitrate anions of the Mg/Al–LDHs can be replaced by [Co(C 2O 4)3]3–, producing [Co(C 2O 4)3]3– intercalated Mg/Al–LDHs ([Co(C 2O 4)3]3––LDHs) with good crystallinity. The interlayer spacing of the as-synthesized [Co(C 2O 4)3]3––LDHs is 1.008 nm, and it is compared with a three-dimensional molecular size of [Co(C 2O 4)3]3– calculated from the PM3 semi-empirical molecular orbital method. The [Co(C 2O 4)3]3– guests are arranged by an alter-nate and monolayer positioned vertically (along the short axis orientation) between layers. The interaction of the host layers and the guests occurs through hydrogen bonding and electrostatic attraction, confirming that the intercalated LDHs have a supramolecular structure, which increases the thermal stability of [Co(C 2O 4)3]3–.Key words: layered double hydroxides; intercalation; supramolecular structure; thermal stability水滑石，又称层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)，[1] 其化学式为[M 2+1–x M 3+x (OH)2]x+ (A n –)x/n ·m H 2O(其中：M 2+和M 3+分别代表2价和3价金属阳离子，下标x 为金属元素的含量变化，A n –代表层间电荷数为n 的有机或无机阴离子，m 为层间水分子的数目[2])。
镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性
ＮＩ ｅ Ｍ ｉｇ Ｚｈ — ｎ ‘ Ｌ ａ Ｉ Ｙｕ ｎ ＳＨＩ ｅ ｉ Ｗ ＸＵＥ Ｊ— ｏ ｇ ｉ ｎ Ｌ Ｌ Ｕ Ｊａ Ｉ ｉｏ
（ａ ｏａｏｙｏ Ａ ｖｎｅ ａａ ｔ ｔｒ ｌ Ｃ ｌ ｇ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ｎ ｔｒ ｌＳ ｉ ｃ， Ｌ ｂ ｒｔｒ ｄａ ｃｄＣ ｔｌ ｉＭａｅｉｓ ｏｌ ｅ ｆＣ ｅ ｉａ ｇｎ ｒ ｇａ ｄＭａｅｉ ｓ ｃ ｎ ｅ ｆ ｙｃ ａ， ｅ ｏ Ｅ ｅ ｎ ａ ｅ Ｚ ￣ｉ ｇＵ ｉ ｒｉ Ｔｃｎ ｌｇ， ｎｚ ｏ １ ０２ Ｒ Ｃ ｉａ ｈ ａ ｎｖ ｓｔｏ ｅｈ ｏｏｙＨａ ｇｈ ｕ３ ０ ３， ． ｈｎ １ ｎ ｅ ｙｆ
关键词： 镍 镁铝类水滑石 ： 密度泛函理论： 微观 结构 ： 电子性质： 稳定性
中图分类号： Ｏ６ １ ４
Ｓｕｐ ａｍ ｏｌｃ ｌ ｒＳｔｕｃ ｕｒ ， ｅ ｔｏｎ ｃ Ｐｒ ｅ ｔ ｎ ａ ｌｙ ｒ ｅ ｕ ａ ｒ ｔ ｅ Ｅｌｃ ｒ ｉ ｏｐ ｒｙ ａ ｄ Ｓｔ ｂｉｔ ｉ
ｌｙ ｒｔ ｎ ｅ ｌｙ ｒ ａ ｉ ｓ Ａｓ ａ ｒ ｓ ｌ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｓ ａ ｉ ｎ ｅ ａ ｔ ｎ， ｏｌ ｕ ｒ ａ ｅ ｏ ｉ ｔ ｒ ｅ ｎｏｎ ． ｅ ｕ ｔ ｈ ｌ ｃ ｒ ｔ ｔ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ａ ， ｏ ｃ ｏ ｗｈ ｅ ｓ ｐ ａｍｏｌｃ ｌ ｒ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ｎ ｎ ｅ ｕ ａ ｎ ｅ ａ ｔ ，ａ ｄ ｏ
ａ ｓ ｌｔ ｉｄｎ ｎ ｒ ｙｖ ｌｅ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｉｃｅ ｓ ｄ ｉ ｒ ｖｎ ｙ ｔｍ ｔ ｂｌｙ Ｍｅ ｎ ｉ ｔ ｅａ ｅ ａ ｅ ｂ ｏｕｅ ｂｎ ｉｇ ｅ ｅ ｇ ａｕ ｆ ｈ ｙ ｔ ｍ ｒ ａ ｅ ，ｍｐ ｏ ｉｇｓ ｓｅ ｓａ ｉｔ． ａ ｗｈｌ ｈ ｖ ｒ ｇ ｔ ｎ ｉ ｅ，
镁铝水滑石 表征
镁铝水滑石表征
镁铝水滑石是一种矿物，化学式为Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。
它是一种白色至灰色的软质岩石，具有良好的滑腻感和光泽。
在工业上，镁铝水滑石是一种广泛使用的重要原料。
它被用作填充剂、涂料、塑料、橡胶等材料的增强剂，以及制造各种陶瓷、玻璃、纸张等产品的原料。
此外，镁铝水滑石还被广泛应用于建筑、医药、食品等行业。
镁铝水滑石的表征包括其晶体结构、矿物成分、物理特性等。
X 射线衍射分析表明，镁铝水滑石属于层状双羟基簇石类矿物，其结构由镁、铝和碳酸根离子交替排列而成。
矿物成分主要包括镁、铝、碳酸根、水等元素。
物理特性方面，镁铝水滑石的硬度为2.5-3，比重为2.5-2.8 g/cm3，具有很好的滑腻感和光泽。
总之，镁铝水滑石是一种重要的工业原料，具有广泛的应用前景。
其表征包括晶体结构、矿物成分、物理特性等方面，对于深入研究其性质和应用具有重要意义。
- 1 -。
NiMgAl类水滑石的合成及其衍生复合氧化物的催化性能研究的开题报告
NiMgAl类水滑石的合成及其衍生复合氧化物的催化性能研究的开题报告题目：NiMgAl类水滑石的合成及其衍生复合氧化物的催化性能研究一、研究背景和意义水滑石是属于层状双氢氧化物类的一种结构，在工业生产中常被用作吸附剂、催化剂和离子交换剂等应用，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
而NiMgAl类水滑石在结构上存在较强的酸碱性、红外吸收、催化性以及某些特殊电子性质，因此可以广泛应用于催化剂的领域中。
目前，大多数关于NiMgAl水滑石的研究主要集中在其结构、晶体学、电子结构和催化反应机理方面，但是缺乏对其原位催化反应的研究。
因此，在探究其催化性能的基础上，可以为其在更广泛范围内的应用提供有力的支撑和启示。
二、研究内容和方法1. 合成NiMgAl类水滑石采用共沉淀法、水热法等多种化学合成方法，制备不同比例Ni、Mg、Al元素的水滑石化合物，并对其晶体结构、形貌等进行表征。
2. 衍生复合氧化物的制备以合成的NiMgAl类水滑石为前驱体进行失重烧结、煅烧等处理，制备出各种衍生复合氧化物，并对其结构和催化性能进行表征。
3. 催化反应的研究在衍生复合氧化物催化下，通过其催化剂活性和选择性的研究，探究其在CO、NO、SO2等污染气体的催化还原方面的应用性能，进一步研究其反应动力学和反应机理。
三、预期成果通过合成NiMgAl类水滑石和制备衍生复合氧化物的过程中，可获取相应样品的催化性能数据，并对其反应动力学和反应机理进行研究。
通过研究催化反应过程，得到NiMgAl水滑石衍生复合氧化物的催化性能特征和优异性，为其在处理污染气体、汽车尾气和其他工业废气等领域的应用提供了有力的支持和引导，并在环保和工业催化领域提供了重要的理论和实践指导。
水滑石的结构和性质以及市场应用介绍
水滑石的结构和性质以及市场应用介绍水滑石是一种属于滑石矿物的石墨石种，化学组成为Mg3Si4O10(OH)2、它的晶体结构是层状的，由SiO4四面体和Mg(OH)2八面体构成，这种层状结构使得水滑石具有一系列独特的性质和应用。
首先，水滑石具有良好的热稳定性。
由于水滑石的结构中含有水分子，它在加热时会释放出结晶水，而不会发生分解或融化。
这使得水滑石成为一种优秀的耐高温材料，在高温条件下仍能保持其结构稳定性。
其次，水滑石具有优异的吸附能力。
由于其层状结构中存在着缺陷和空隙，水滑石能够吸附和储存各种气体、液体和离子，并能在一定条件下通过恒温加热或脱水再生。
这使得水滑石在环境保护、储能和催化等方面具有广泛的应用前景。
水滑石还具有良好的阻隔性能。
由于其层状结构中的缺陷和微孔，水滑石能有效地阻隔气体、水分和有机物的渗透。
因此，水滑石常被用于制备封闭性能优异的材料，如隔热材料、防水材料和防腐蚀材料。
此外，水滑石还具有一定的垂直导热性能。
由于水滑石是一种层状结构材料，其内部存在着垂直于层状结构的导热路径，使得其在一定程度上具有导热的能力。
这使得水滑石可以被用作导热界面材料，如导热膏、导热绝缘材料等。
在市场应用方面，水滑石具有广泛的用途。
首先，水滑石常被用于制备陶瓷材料。
由于其独特的层状结构和热稳定性，水滑石能够作为一种优质陶瓷材料基体，在陶瓷制品中起到增强、填充和改善结构的作用。
其次，水滑石被广泛应用于纸浆、陶瓷和油墨等行业。
由于其优秀的吸附能力和阻隔性能，水滑石能够作为一种填料和增白剂添加到纸浆和油墨中，以提高其质量和性能。
另外，水滑石还被用作环境治理和污水处理的材料。
由于其吸附能力和垂直导热性能，水滑石可以用于处理废水和污水中的重金属离子和有机物，以达到净化水质和回收资源的目的。
此外，水滑石还有医药和健康保健等领域的应用。
由于其层状结构和亲水性，水滑石能够作为一种药物载体和保健品添加剂，用于制备缓释药物和功能性食品。
镁铝水滑石报告
镁铝水滑石报告镁铝水滑石的制备与表征一:水滑石是一种层柱状双金属氢氧化物，是一类近年来发展迅速的阴离子型粘土因为具有特殊的结构和物理化学性质，如带电性质阴离子可交换性吸附性能催化性能等，其在催化剂催化剂载体污水处理剂医药医药载体等众多领域具有广泛的应用典型的水滑石 MgAl(OH)CO4HO是一种天然存在的矿物，天然存在的水滑石大都是镁铝水滑石，且62163 22-其层间阴离子主要局限为CO但天然镁铝水滑石在世界范围内很有限，因而人工合成镁铝3水滑石的研究和应用引起了人们的高度重视和关注.水热合成法水热合成法以难溶或不溶的一元金属氧化物或盐为原料, 采用水溶液或蒸气等流体为介质, 在压热条件下合成水滑石。
与一般湿化学法相比较, 水热合成法具有反应在相对较高的温度和压力下进行, 反应速度较快且有可能实现在常规条件下不能进行的反应; 一般不需高温烧结即可直接得到分散且结晶良好的粉体, 避免了可能形成的粉体硬团聚; 可通过调节实验条件来控制纳米颗粒的结构、形态和纯度, 具有结晶好、纯度高、粒度分布窄以及团聚少等优点; 环境污染少、工艺简单、成本较低, 是一种具有较强竞争力的合成方法。
由于，在水热条件下通过对晶化温度和晶化时间调节, 可以有效控制晶相结构及晶粒尺寸。
所以，本实验采用水热条件下合成水滑石的方法。
并通过X射线衍射仪的检测，得出镁铝水滑石的XRD谱图，分析出所制水滑石的表征。
二:实验药品及仪器1:药品硝酸镁 Mg(NO)6HO (AR) ?32 2硝酸铝 Al(NO)9HO(AR) ?33 2氢氧化钠 NaOH (AR)碳酸钠 NaCO(AR)。
232:仪器数显恒温水浴锅:HH-4型离心机:LG10-2.4A型电子天平:FA2004NX射线衍射仪:日本理学D/max-RB型电流恒温鼓风干燥箱:DHG-9075A型量筒，小烧杯，玻璃棒。
三:流程2+3+配置n(Mg) : (Al) = 2 : 1的Mg(NO) 与Al(NO)的混合溶液A 50ml, 其中Mg离子3233的浓度为0.8mol/L,再配置50ml NaOH (C = 1.6mol/L) 与NaCO(C = 0.8mol/L) 的混合溶液23B, 具体数值如下表(1):表(1)样品 Mg(NO) Al(NO) NaOH NaCO 323323m/g 5.92 4.26 3.20 4.28将B溶液倒入A溶液中，A,B两溶液在一烧杯中混合，强烈搅拌，并使用pH试纸不停检测混合和溶液的pH值，控制两溶液的相对滴加速度，保持pH值在9~10。
镁铝水滑石基双功能催化剂的构筑及其催化碳烟燃烧研究
镁铝水滑石基双功能催化剂的构筑及其催化碳烟燃烧研究镁铝水滑石基双功能催化剂的构筑及其催化碳烟燃烧研究近年来，随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，寻找新型高效催化剂成为研究热点之一。
在催化剂中，镁铝水滑石因其独特的结构和化学性质，成为了广泛关注的对象。
本文将探讨镁铝水滑石基双功能催化剂的构筑方法以及其在催化碳烟燃烧方面的应用。
首先，我们来了解一下镁铝水滑石的结构特点。
镁铝水滑石是一种层状矿物，在其晶体结构中，镁离子和铝离子被六面环绕形成正六角截塔状的层，并通过氢键和范德华力相互连接形成复合层的结构。
这种结构使得镁铝水滑石具有较大的比表面积和孔隙结构，为其在催化反应中提供了较高的活性位点和扩散通道。
要构筑镁铝水滑石基双功能催化剂，一种常用的方法是通过离子交换和复合反应来引入不同的金属离子。
例如，通过离子交换将镁离子替换为氧化锆离子，可以获得镁锆水滑石。
这种替代可以调控催化剂的酸性和碱性位点，改变催化剂的催化活性。
在催化剂的构筑过程中，还可以引入其他金属离子如铁、镍等，构筑含有多种金属离子的复合催化剂，以进一步调控催化剂的物化性质。
针对碳烟燃烧这一重要的催化反应，镁铝水滑石基双功能催化剂表现出了较高的催化活性和稳定性。
在碳烟燃烧反应中，催化剂的酸性和碱性位点起到了关键的作用。
碳烟在催化剂表面上被氧化为二氧化碳和水蒸气，酸性位点可以吸附并活化氧气分子，促进碳烟的氧化反应；碱性位点则可以吸附氮氧化物，促进SCR反应，同时也能中和氧化反应产生的酸性物种，提高催化剂的稳定性。
研究表明，镁铝水滑石基双功能催化剂在碳烟燃烧中具有良好的催化性能。
通过调控催化剂的组分和结构，可以实现对催化剂的酸碱位点的优化和调控，从而提高催化剂的催化活性和稳定性。
此外，有效的载体改性和活性组分修饰也是提高催化剂性能的重要手段，这些方法可以进一步提高镁铝水滑石基双功能催化剂在碳烟燃烧中的催化效率。
综上所述，镁铝水滑石基双功能催化剂因其良好的结构特点和催化性能，在催化碳烟燃烧中具有广阔的应用前景。
镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性
2052
Acta Phys. -Chim. Sin. 2012
Vol.28
可调控性及层间客体的可交换性, 使其广泛应用于 催化、医药、环保、材料等领域中.2-6
随着水滑石类材料研究的日益拓展, 在层板中 引入具有催化活性的过渡金属离子逐渐引起了人 们的关注.7,8 其中, 镍是常用的催化活性组元, 因 Ni2+ 的半径与 Mg2+相近, 故其可以部分或完全取代 Mg2+ 而形成结构稳定的类水滑石材料.9 受晶格定位的影 响, Ni2+在水滑石层板中处于高度分散的状态, 若以 含镍类水滑石为前驱体制备复合金属氧化物, 可望 获得性能优异的镍基催化材料.10 谢鲜梅等 曾合 11-13 成了一系列含镍类水滑石, 一方面对合成的条件进 行了探讨, 另一方面将合成的类水滑石及其焙烧产 物用于催化相关反应, 结果表明催化反应的转化率 及选择性均较为理想. Zhao 等 14利用三元镍镁铝类 水滑石的焙烧产物催化合成碳纳米管, 发现镍的含 量越高, 催化性能越好. 赵乃秋 15发现接枝于碳纳米 管上的镍铝水滑石对苯甲醛氧化反应具有较好的 催化性能, 并指出其催化效率提高的原因是催化剂 分散度的提高; 潘国祥等 16 利用共沉淀法合成三元 镍镁铝类水滑石, 发现通过原位还原法制备的负载 型镍基催化剂, 较传统方法制备的具有更高的催化 活性. 可见, 含镍水滑石的合成及设计在催化领域 具有良好的应用价值.
性的影响, 分别计算了 NinMg3-nAl-LDHs (n=0-3) 4
个体系的结合能, 记为ΔEbind:
ΔE =E -E bind final
initial
镁铝水滑石课件
市场趋势与预测
环保政策推动
随着环保政策的不断加强，对环保型材料的需求将进一步增加，镁铝水滑石的市场前景将 更加广阔。
技术创新推动
随着技术的不断进步和创新，镁铝水滑石的性能将得到进一步提升，应用领域也将不断拓 展。
预测
预计未来几年，镁铝水滑石的市场需求将继续保持增长态势，市场规模将进一步扩大。同 时，市场竞争也将更加激烈，企业需要加强技术创新和产品质量控制，以提升市场竞争力 。
其他应用
总结词
镁铝水滑石还具有其他广泛的应用，如作脱硫剂、涂层材料等。
详细描述
镁铝水滑石还可作为脱硫剂用于燃煤烟气的脱硫处理；在涂层材料方面，可以制备出具有防腐蚀、绝缘等性能的 涂层。此外，镁铝水滑石还可用于制备陶瓷、玻璃等材料。
03 镁铝水滑石的市场前景
市场需求
环保需求
随着环保意识的提高，市场对无毒、环保型材料的需求不断增长，镁铝水滑石作为一种环境友好型材 料，其市场需求也在逐渐增加。
按照配方比例称取适量的氢氧 化钠、氯化镁和硝酸铝，置于 烧杯中。
3. 陈化与结晶
将溶液静置陈化一定时间，使 镁铝水滑石晶体充分结晶。
5. 干燥
将过滤后的产物放入烘箱中干 燥，得到镁铝水滑石粉末。
结果与讨论
要点一
结果
通过实验，成功制备出了镁铝水滑石粉末，并对其进行了 表征分析，如XRD、SEM等。
要点二
结构与组成
结构
镁铝水滑石的晶体结构由两层氢氧化物层夹着一层过渡金属氧化物层组成，属 于1:1型层状结构。
组成
主要由Mg、Al、O和H元素组成，其中Mg和Al是主要的金属元素，O是主要的 非金属元素，H则是结合水。
合成方法
共沉淀法
镁铝水滑石用途
镁铝水滑石用途镁铝水滑石，是一种由镁铝层状双氢氧化物构成的矿物，常出现在火山岩和碱性岩石中。
它的化学式为Mg6Al2(OH)16[CO3]·4H2O，晶体结构呈层状。
镁铝水滑石由于具有很多优秀的物理和化学性质，因此在工业生产中有着广泛的应用。
下面我们来介绍一些常见的用途。
镁铝水滑石可用于建筑材料方面。
由于它的稳定性和耐火性能，可以作为防火材料的组成部分。
同时，它具有隔热性能，可以用于制造保温材料，提高建筑物的保温效果。
此外，镁铝水滑石还可以用于制造建筑用地坪涂料、防水涂料等，提高建筑物的抗水性和耐久性。
镁铝水滑石在塑料工业中也有广泛的应用。
它可以用于制造塑料填料和增强剂。
添加镁铝水滑石可以提高塑料的强度和硬度，使其更具韧性。
此外，由于镁铝水滑石具有填充性能，可以在塑料中起到增加体积、减轻重量的作用。
因此，在汽车制造和电子产品包装中，镁铝水滑石也被广泛应用。
另外，镁铝水滑石还在陶瓷工业中扮演着重要的角色。
由于它的高温稳定性和耐酸碱性能，可以用于制造陶瓷瓷砖、陶瓷刀具等。
镁铝水滑石的添加使得陶瓷制品更加坚固耐用，并能提供更好的光泽。
除了以上提到的应用，镁铝水滑石还可以用于制造橡胶、纸浆、涂料、油漆等。
它在这些领域中广泛用于改善产品的性能。
例如，在橡胶工业中，添加镁铝水滑石可以提高橡胶产品的抗老化性能和耐磨性能。
在纸浆工业中，镁铝水滑石可以用作漂白剂，提高纸浆的白度和光泽度。
在涂料和油漆工业中，镁铝水滑石可以用作增稠剂和填充剂，提高产品的质地和涂覆性能。
总的来说，镁铝水滑石因其多样的物理和化学特性，在建筑材料、塑料工业、陶瓷工业以及橡胶、纸浆、涂料等行业中有广泛的应用。
它的稳定性、耐火性能、隔热性能等使其成为许多工业制品的重要组成部分，为人们的日常生活和工业生产提供了便利。
镍镁铝三元水滑石类化合物的合成和表征
本文由ｊｉｌｕｋａｎｇ贡献 ｐｄｆ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。
建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。
第 ２５ 卷增刊 ２００５ 年 ７ 月 现代化工 Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｊ ｕｌｙ ２００５ １２７ ？ 镍镁铝三元水滑石类化合物的合成和表征 申延明１ ，２ ，张 ２ ，吴 １ ，２ ，刘长厚１ ，张振祥２ 惠 静 （ １． 大连理工大学化工学院 ，辽宁 大连 １１６０１２ ；２． 沈阳化工学院化学工程学院 ，辽宁 沈阳 １１０１４２） 论了 ｐＨ 值 、 原料配比 、 焙烧温度对合成水滑石结构的影响 。
结果表明在体系 ｐＨ 值 ８ ～９ ， ｎ （Ｍｇ ＋ Ｎｉ） ∶ （Ａｌ） ＝ １ ～３ 、 （Ｍｇ） ∶ ｎ ｎ ＭｇＯ 和 Ａｌ ２Ｏ３ 复合氧化物 。
ｎ （Ｎｉ） ＝ ８～１６ 条件下采用恒定 ｐＨ 值法可得到晶相单一的 ＮｉＭｇＡｌ２ＨＴ Ｌｃｓ ， 焙烧温度高于 ５００ ℃ 水滑石结构完全破坏 ， 生成 ＮｉＯ 、 ｃｏｎｓｔａｎｔ ｐＨ ｖａｌｕｅ ，ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｎｄ ＤＴＡ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐＨ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ，ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｃａｌｃｉｎｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＮｉＭｇＡｌ２ＨＴ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｕｎｉｑｕｅ ＮｉＭｇＡｌ２ＨＴ Ｌｃｓ Ｌｃｓ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ａ ｔｈａｎ ５００ ℃，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＮｉＭｇＡｌ２ＨＴ ｗｉｌｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ ｏｘｉｄｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ＮｉＯ ，ＭｇＯａｎｄ Ａｌ２Ｏ３ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄ． Ｌｃｓ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ； ｎｉｃｋｅｌ ； ｃｏｍｐｌｅｘ ｏｘｉｄｅｓ ［１ － ３ ］ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ８～９ ｗｉｔｈ ｎ （Ｍｇ ＋ Ｎｉ） ∶ （Ａｌ） ＝ １～３ ａｎｄ ｎ （Ｍｇ） ∶ （Ｎｉ ） ＝ ８～１６． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｎ ｎ 近年来水滑石类化合物 （ ＨＴ ） 因其独特的层 Ｌｃｓ 状结构 、 层板元素的可调变性和层间阴离子的可交 换性引起了广泛关注 ， 特别是以 ＨＴ 为前体焙烧 Ｌｃｓ 后得到的复合氧化物 ，是一种潜在的固体碱催化剂 ， 于多种有机反应中 ，如醇醛缩合反应 、 烯烃异构 具有比表面积大 、 抑制烧结 、 稳定性好等特点 ， 被用 化反应 、 麦克尔加成反应等 。
镍铝水滑石电催化二氧化碳还原
镍铝水滑石电催化二氧化碳还原
镍铝水滑石在电催化二氧化碳还原反应中可以发挥重要作用。
镍铝水滑石是一种含铝、镍、硅、氧等元素的矿物，一般呈现灰色或绿色。
其颜色来源于矿物中的镍、铝等元素，其中氧化态和结晶状态的不同会影响颜色的深浅和色调。
在电催化二氧化碳还原反应中，镍铝水滑石可以作为催化剂使用。
它具有较好的电导性和稳定性，可以提供足够的电子传输路径和良好的电化学环境，促进二氧化碳还原反应的进行。
此外，镍铝水滑石中的镍元素可以作为催化剂活性中心，促进二氧化碳分子在催化剂表面的吸附和活化，从而加速还原反应的速率。
同时，铝元素也可以与二氧化碳分子发生相互作用，促进其转化为中间产物或最终产物。
需要注意的是，镍铝水滑石在电催化二氧化碳还原反应中的性能受到多种因素的影响，如催化剂的制备方法、结构、表面性质等。
因此，在实际应用中，需要根据具体反应条件和要求选择合适的催化剂制备方法和结构，以提高催化剂的活性和选择性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (9), 2051-2056
doi: 10.3866/PKU.WHXB201206281
2051
镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性
Abstract: We established periodical structures for Ni-Mg-Al hydrotalcites (HT) by isomorphous substitution of Mg2+ with Ni2+. We discussed the supramolecular structure, electronic property, and stability of the systems according to computational results based on density functional theory. As Ni2 + content of increased, the average distance between metal cations decreased while the interlayer spacing gradually increased, in agreement with the experimental data. At the same time, electrons gradually transferred from layer to interlayer anions. As a result, the electrostatic interaction, whole supramolecular interaction, and absolute binding energy value of the system increased, improving system stability. Meanwhile, the average M－O bond length decreased, and the distorted O－M－O angles were weakened to some degree. All of these changes are beneficial to the formation of a stable system, so we conclude that Ni-Al-HT is more stable than Mg-Al-HT.
Cl(3s23p5), Mg(2p63s2), Al(3s23p1), Ni(3d84s2), 优化后
No.9
倪哲明等: 镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性
2053
Fig.1
图 1 NinMg3-nAl-LDHs (n=0-3)的周期性计算模型 Periodical models of NinMg3-nAl-LDHs (n=0-3) for calculation
然而，根据 Wei 等 17 提出的由层板基元八面体 的变形度来判断金属离子能否构成 LDHs 的原则, 及 其 对 [M(OH2)6]n + 簇 模 型 的 密 度 泛 函 理 论 计 算 结 果, 含镍八面体的变形度较大, Ni2+是在一定条件下 作为多元水滑石中的一个组分被引入到层板中. 本 课题组 18-20曾利用密度泛函理论对含铜水滑石体系 的超分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ畸变结构进行了详细的探讨, 解释了含铜 类水滑石不易合成的原因; 通过分析电子性质对体 系超分子作用的影响, 指出主客体之间的超分子作 用力以静电作用为主. 基于此, 为从微观本质上认 识含镍类水滑石的超分子结构及性质, 并考虑到层 板中各六配位八面体的共用棱边的影响, 本文建立 镍镁铝类水滑石的三维周期性六方堆积模型, 并对 其几何结构、电子性质及稳定性等进行了密度泛函 理论计算.
关键词: 镍镁铝类水滑石; 密度泛函理论; 微观结构; 电子性质; 稳定性 中图分类号: O641
Supramolecular Structure, Electronic Property and Stability of Ni-Mg-Al Layered Double Hydroxides
NI Zhe-Ming* LI Yuan SHI Wei XUE Ji-Long LIU Jiao
2 计算模型与方法
本文以 2H 堆积模式 1构建镁铝水滑石主体层板 [Mg6Al2(OH)16]2+, 由于层板正电荷来源于铝离子的 同晶取代作用, 故选取 Cl-处于 hcp-Al 位且位于层间
中心位置的 2×2×1 超胞模型为初始模型, 记为体系 I, 如 图 1 所 示. 通 过 Material Studio 5.5 软 件 中 CASTEP 模块,21 利用广义梯度近似(GGA)密度泛函 下的 PBE 方法 22对模型结构进行几何全优化. 其中, 原子电子采用超软赝势 23计算, 精度为 medium(能量 收敛到 2.0×10-5 eV·atom-1, 每个原子上的力低于 0.5 eV·nm-1, 公差偏移小于 0.02 nm, 应力偏差小于 0.1 GPa), 截止能量为 340 eV, 自洽场计算的误差为 2.0×10-6 eV·nm-1, 能带结构在布里渊区 k 矢量的选 取为 4×4×1, 基态能量选用 Pulay 密度混合算法, 整 体电荷数设置为零.18,19 其中电子的计算采用自旋极 化方法, 根据配位场理论, 镍离子上的初始电子组态 设置为高自旋排布, 电荷计算采用电荷平衡法, 并利 用 DFT+D 方法 24进一步修正体系范德华力的计算, 同时优化晶胞. 在体系 I 的基础上, 用 Ni2+逐步取代 层板上的 Mg2+, 得到 3 个不同金属摩尔比的含镍水 滑石模型 NinMg3-nAl(OH)8Cl (n=1, 2, 3), 依次记为体 系 II, III, IV, 如图 1 所示, 同样对这 3 个体系进行几 何优化, 最终优化后的结构及氢键分布如图 2 所示.
system I: n=0; system II: n=1; system III: n=2; system IV: n=3
图 2 NinMg3-nAl-LDHs (n=0-3)的优化结构及氢键分布 Fig.2 Geometry structures and distributions of hydrogen-bonds of NinMg3-nAl-LDHs (n=0-3)
渐升高, 说明体系的超分子作用力随着镍离子含量
的增加而逐渐增强, 稳定性逐渐升高. 从计算结果
看, 镍铝类水滑石的稳定性比自然界中含量较高的
镁铝水滑石更好.
3.2 价电子组态布居
通过分析原子或离子的价电子组态排布的变
化, 可以确定不同原子或基团间的电子传递情况.
初始各原子的价电子组态排布为: H(1s1), O(2s22p6),
倪哲明* 李 远 施 炜 薛继龙 刘 娇
(浙江工业大学化学工程与材料学院, 先进催化材料实验室, 杭州 310032)
摘要: 以 Ni2+同晶取代 Mg2+的方式构建镍镁铝类水滑石(HT)的周期性计算模型, 通过进行密度泛函理论计算, 研究了含镍水滑石的的超分子结构、电子性质及稳定性. 结果表明, 随着镍离子逐渐取代镁离子, 金属离子之间 的平均距离逐渐减小, 层间距逐渐增大, 与实验结果一致. 与此同时, 电子逐渐从主体层板向客体阴离子传递, 导致主客体之间的静电作用力及整体超分子作用力逐渐增强, 结合能的绝对值逐渐增大, 体系的稳定性增加. 在微观结构上, 电子传递行为使层板中平均金属―氧键键长逐渐减小, 且金属配位角的畸变情况得到一定程度 的缓解, 这些变化都有利于形成更稳定的体系, 说明镍铝类水滑石在理论上比镁铝水滑石更稳定.
(Laboratory of Advanced Catalytic Materials, College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, P. R. China)
3 结果与讨论
3.1 结合能
原子结合为晶体的根本原因在于各原子结合
之后, 整个体系具有更低的能量. 原子从自由状态
结合为晶体的过程中释放出来的能量, 即把晶体拆
散为单个自由粒子所必须的能量, 称为晶体的结合
能.25 结合能的绝对数值越大, 形成的晶体越稳定.
为从理论上评价镍离子的引入对镁铝水滑石稳定
六羟基合金属离子的八面配位体结构, 各八面体通 过共用 O…O 棱边建立二维层板结构. 层板骨架带 有正电荷, 层间分布着的阴离子与之相平衡, 形成 电中性的层状复合材料. 由于该类材料主体层板的
Received: May 21, 2012 ; Revised: June 28, 2012; Published on Web: June 28, 2012. ∗Corresponding author. Email: jchx@; Tel: +86-571-88320373. The project was supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province, China (Y406069). 浙江省自然科学基金(Y406069)资助项目
Key Words: Ni-Mg-Al layered double hydroxide; Density functional theory; Microcosmic structure; Electronic property; Stability
1 引言
层 状 双 金 属 氢 氧 化 物 (LDHs), 又 称 水 滑 石 (HT), 是一种阴离子型粘土类材料,1 为典型的六方 晶系结构. 其中, 各金属阳离子均与羟基作用, 形成