【层状双金属氢氧化物概述2300字】

层状双金属氢氧化物概述目录TOC\o"1-3"\h\u11732层状双金属氢氧化物概述 1303141.1层状双金属氢氧化物 1214451.2层状双金属氢氧化物的结构与组成 2250381.3层状双金属氢氧化物的性质 389771.4层状双金属氢氧化物的应用 41.1层状双金属氢氧化物层状双金属氨氧化物，也称作类水滑石化合物。是一种二维阴离子层状化合物，有带正电荷的层和两层之间的可交换阴离子组成的分层结构。最初是在1842年被人从片岩矿床中发现天然存在，1942年首次被人工合成。虽然层状双金属氢氧化物已经有一百多年的发展历史，其在20世纪初期就被发现具有催化加氢的作用。其被人们广泛关注却是在60年代AllMmann等人首次测量其单晶结构并证实层状结构后[22]。这之后层状双金属氢氧化物逐渐开始被应用于各个领域。使其适用于环保，医药载体，轻度催化，污水处理，光电子等领域。鉴于此，层状双金属氢氧化物化合物的研究工作引起了世界上相关领域研究人员的极大关注。近年来，层状双金属氢氧化物的应用已涉及许多学科，例如催化剂前体，药物载体，抗酸剂，污水处理，固体电极，涂料，光学等[23]。图1-2LDHS基催化剂应用概图1.2层状双金属氢氧化物的结构与组成典型的水滑石类化合物如天然存在的碳酸根型水滑石，其化学式为具有规则八面体结构的Mg6Al2(OH)16CO3•4H2O。LDHs化学成分的通式可以表示为[M1-x2+Mx3+(OH)2]x+Ax/nn-mH2O，其中M是水滑石层板上的二价或三价金属阳离子[24]。图1-3典型LDHS组成示意图通常，可进入水滑石层板的正二价和正三价金属离子必须与Mg2+的离子半径相似。其中常见的M2+包括Mn2+，Cu2+，Ni2+，Mg2+，Co2+，Zn2+，Pd2+，Fe2+等。常见的M3+包括Cr3+，Al3+，Fe3+等。这些金属阳离子的组合可形成二元，三元或四元的水滑石。x是各种金属元素之间的摩尔比。层状双金属氢氧化物层压板的化学性质和层压板的电荷密度可随原料的比例而变化[25]。An-是指层间阴离子，通常是无机阴离子，例如F-，Cl-，Br-，I-，NO3-，CO32-，IO3-，OH-，SO32-等。有机阴离子如邻苯二甲酸根，对苯二羧酸根等；复杂的阴离子如Fe(CN)63-，Zn(BPS)33-等。m是两层间结晶水的数目。在不被阴离子占据的层间位置存在水分子。水分子和阴离子的存在会增加中间层间距。n是层间阴离子电荷数，通常为:1/n≤An-/M3+≤1[26]。图1-4层状双金属氢氧化物结构图1.3层状双金属氢氧化物的性质(1)层间阴离子的可交换性:表现在层板阳离子的可替代性和层间阴离子的可交换性，即金属元素的类型、比例[27-29]。通过替换原始阴离子以获得特定的插层层状双金属氢氧化物。利用该性质改变阴离子的种类，可以得到具有不同功能的层状双金属氢氧化物材料。(2)元素组成和结构的可调变性:根据不同的催化反应，可以选择金属元素掺杂不同，掺杂比例不同的层状双金属氢氧化物。可以将不同的金属二价阳离子和金属三价阳离子结合以形成不同的层状双金属氢氧化物结构体系[30]。层状双金属氢氧化物的主要层是可调的，使其具有可变的功能，因此具有广泛的研究价值。例如氮氧化物可被CoAl-LDHs降解，而MgAl-LDHs可用于催化醇醚的合成。(3)碱性:层状双金属氢氧化物由于其碱性部位而呈弱碱性。层状双金属氢氧化物的碱度受层压板上阳离子类型及三价与二价金属阳离子之比的影响，经常用作碱性氧化物[31]。(4)记忆效应:不超过550℃时，层状双金属氢氧化物分解生成氧化物的煅烧过程是可逆的。其可以在一定条件下恢复其层状双金属氢氧化物的层状结构。但是即使恢复了层状结构，结晶性的不完全也会减少并且不能完全恢复[32]。如果煅烧温度超过600℃，则层状双金属氢氧化物的原始层状结构不能被恢复。层状双金属氢氧化物的记忆作用可用于制备嵌入有机阴离子的超分子层状双金属氢氧化物。(5)热稳定性:LDHs层板内、层间、层板与层间存在着静电引力、氢键、共价键等弱结合和强结合作用，具有一定的热稳定性。对于煅烧的LDHS，在第一阶段，即环境温度低于200℃时，只发生去除层间水分子的反应，层状结构保持不变。在第二阶段(250〜450℃)中，层间羟基被H2O去除。同时，碳酸盐开始被CO2去除[33-36]。当加热到450〜500℃时，羟基被相对完全去除，碳酸盐消失，并完全生成CO2。当材料的比表面积和孔体积达到最大时，LDHS的层状结构受到严重破坏，最终形成混合双金属氧化物(LDO)。当温度不超过550℃时，分解过程可逆并恢复，并且可以恢复LDHS的结构，即记忆功能。金属组成不同的LDHS的热稳定性不同，阴离子类型不同的层状双金属氢氧化物的热分解效果也不同[37-39]。例如，在500℃时，CO32-可以分解生成CO2，而在850〜900℃时，SO42-可以分解生成SO2。除高温外，还将在400〜500℃范围内以NOx的形式除去NO3-。烧结烧结产生的氧化物。层状双金属氢氧化物的良好热稳定性在催化剂和催化剂载体中具有良好的利用价值。(6)可剥层性:层状双金属氢氧化物为层状结构，当层状双金属氢氧化物与插层分子相互作用时，插层分子难以接触层状双金属氢氧化物的层间表面。层状双金属氢氧化物的剥离性旨在充分利用层状双金属氢氧化物的层间表面并消除空间效应。层压的层状双金属氢氧化物纳米片在二维尺度上可从数十纳米调整到数十微米，并且厚度小于1nm。它在光，电和磁方面具有独特的特性[40]。1.4层状双金属氢氧化物的应用(1)在医药方面：由于层间离子拥有可交换性，其可以把需要缓慢释放的有机物引入层间形成新型的缓释剂型。也可以用做制备定向药和靶向药的药物载体，利用层状双金属氢氧化物所做出的缓释剂可以减少药物的使用剂量，同时能够降低产生的副作用。近年来已经成为部分病症提高药效的首选方法。(2)在环保吸附领域：层间阴离子的可交换性可以将不同种类的阴离子引入层间以制备具有多种功能的新材料。由于其比表面积比较大，具有良好的吸附效果，可以广泛应用在处理废水中的有害离子当