锌铝类水滑石和ZnO复合结构的制备及其性能研究
《ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究》
《ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究》篇一ZnO光催化剂及Al2O3-ZnO复合光催化剂的制备和性能研究一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、高效的环保技术，受到了广泛关注。
其中，ZnO作为一种重要的光催化剂，因其良好的化学稳定性、较高的光催化活性以及较低的成本，在污水处理、空气净化、太阳能利用等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍ZnO光催化剂及Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备方法，并对其性能进行研究。
二、ZnO光催化剂的制备1. 材料准备制备ZnO光催化剂所需材料主要包括锌盐和沉淀剂。
其中，锌盐可选择醋酸锌、硝酸锌等，沉淀剂可选择氢氧化钠、氨水等。
2. 制备方法ZnO光催化剂的制备主要采用溶胶-凝胶法。
首先，将锌盐溶解在去离子水中，加入沉淀剂，调节pH值，使锌离子沉淀为Zn(OH)2。
然后，通过热处理使Zn(OH)2脱水，得到ZnO光催化剂。
三、Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备1. 材料准备除了ZnO的制备材料外，还需准备氧化铝（Al2O3）。
Al2O3可通过铝盐（如硝酸铝）热解或溶胶-凝胶法制备。
2. 制备方法Al2O3/ZnO复合光催化剂的制备主要采用共沉淀法。
首先，将铝盐和锌盐共同溶解在去离子水中，加入沉淀剂，调节pH值，使铝、锌离子共同沉淀。
然后，通过热处理使沉淀物转化为Al2O3和ZnO的复合物。
四、性能研究1. 结构表征利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的ZnO光催化剂及Al2O3/ZnO复合光催化剂进行结构表征，分析其晶体结构、形貌等。
2. 光催化性能测试通过降解有机污染物（如甲基橙、罗丹明B等）来评价光催化剂的活性。
在紫外-可见光照射下，测量降解过程中有机污染物的浓度变化，计算降解率，从而评价光催化剂的性能。
3. 结果与讨论（1）ZnO光催化剂具有较高的光催化活性，能够有效地降解有机污染物。
其活性受制备方法、颗粒大小、晶体结构等因素的影响。
锌铝水滑石的制备及表征
目录Zn-Al类水滑石的制备和表征专业：化学工程与工艺姓名：陈国栋指导老师：刘志远摘要：本实验采用共沉淀法合成插层水滑石（Zn/Al LDHs）,做了对原料金属离子在不同配料比、不同pH值及不同回流比下的多组实验，来分析以上因素对产物结构的影响，最后利用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FT-IR）对插层产物的结构进行了表征，来了解锌铝水滑石的可插层性，在不同条件下产物的结构均有差异，根据插层空间的大小来插入不同的物质，通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FT-IR）对插层产物的结构的表征来，来确定制备产品的适宜条件，来改善水滑石的性能，以增强它的使用价值和应用范围。
关键字：类水滑石，插层，共沉淀PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF Zn-AlHYDROTALCITE-LIKE COMPOUNDS ABSTRATZn-AL layered double hydroxides (Zn-AL LFHs) were successfuiiy synthesized using the co-precipitation method. In this experiment synthetic parameteers such as the Ph value and the ratios of raw materials were varied to make their influences on the structure of Zn-AL LDHs.sample characterization was carried out using X-ray diffraction(XRD),and Fourier transform infrard(FT-IR) spectroscopy To understand the Zn-Al hydrotalcite can be inserted layer, under different conditions the product structures are different, according to the size of the space of intercalation into different substances, by X ray diffraction ( XRD ) and Fourier-transform infrared ( FT-IR ) on the intercalation product structure characterization, to determine the product preparation suitable conditions, to improve the performance of hydrotalcite, to enhance its use value and application scope. Key word:Hydrotalcite Like Compound, Insert layer，co-precipitation1．绪论水滑石（Layer Double Hydroxides,简称LDHs）是一类典型的阴离子型层状材料，并与其衍生物类水滑石、柱撑水滑石统称为层状双金属氢氧化物，,水滑石类化合物（英文名称：Hydrotalcite-Like Compounds，简称HTLCs）,其化学组成通式为:[M2+1-x M3+x(OH)2]+x(A n-)x/n.mH2O [1]。
水滑石的合成 改性及其在功能复合材料中的应用
水滑石在功能复合材料中的应用
水滑石在功能复合材料中具有广泛的应用，如催化剂载体、电极材料、药物载 体和环保材料等。作为催化剂载体，水滑石可以提供高效的催化性能和良好的 热稳定性；作为电极材料，水滑石具有较高的电化学活性和良好的化学稳定性； 作为药物载体，水滑石能够实现药物的定向输送和可控释放；作为环保材料， 水滑石可用于重金属离子的吸附和回收。
在功能复合材料的制备过程中，需要综合考虑水滑石与基体材料的相容性、复 合材料的结构与性能以及应用环境等因素。通常采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、 热压法等工艺来制备水滑石基功能复合材料。
溶胶-凝胶法可以实现水滑石在基体材料中的均匀分散，但由于制备过程中需 要高温烧结，因此可能影响水滑石的晶体结构和化学性质。共沉淀法可以有效 地控制水滑石的晶体结构和形貌，但其制备过程中可能引入杂质，影响复合材 料的性能。热压法可以制备具有优良结构性能的复合材料，但需要严格控制热 压条件和烧结温度，以避免水滑石晶体的分解和性能的损失。
结论
本次演示对水滑石的合成、改性及其在功能复合材料中的应用进行了详细探讨。 水滑石作为一种具有重要应用前景的功能材料，其合成方法、改性技术和在功 能复合材料中的应用领域均具有重要研究价值。
目前，对于水滑石的合成与改性已经取得了一定的研究成果，但在实际应用中 仍存在一定的挑战。例如，合成过程中金属离子配比的优化、合成条件的控制 以及改性方法的筛选等方面仍需进一步研究和改进。此外，水滑石在功能复合 材料中的应用也需要结合具体应用场景进行优化设计和制备，以更好地发挥其 独特性能和拓展其应用范围。
参考内容二
一、引言
镁铝型水滑石是一种重要的层状材料，因其具有优良的物理化学性能，如高稳 定性、高催化活性、高离子交换能力等，而被广泛应用于催化剂、离子交换剂、 药物载体等领域。水热合成法是一种在高温高压条件下，通过控制反应条件， 制备具有特定结构和性能的材料的方法。本次演示将探讨镁铝型水滑石的水热 合成方法及其应用。
水滑石的合成及应用研究
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 discussedKey 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。
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。
新型锌基层状双氢氧化物的原位合成及其机制
新型锌基层状双氢氧化物的原位合成及其机制王亲媛;温笑寒;曾宪哲;章萍【摘要】Tricalcium aluminate(C3A)can form Calcium-Aluminum Layered double hydroxides(LDHs) during the hydration process.Taking advantage of this property and adding C3A to a solution containing zinc ion,the zinc-based LDHs were synthesized in situ by adjusting the initial concentration of zinc dioxide, reaction time and temperature.X-raydiffraction(XRD),Fourier transform infrared(FT-IR)and scanning electron microscopy(SEM)were also used to analyze the ZnAl-LDH synthesis and the factors affecting the removal efficiency of the Zn2+ by C3A.The results showed that zinc removal amount by C3A could reach 13.73mmol·g-1 with an initial zinc concentration of 14mmol·L-1,reaction time of 2.5h,and temperature at around 35℃.It was found that the in-situ synthesis of ZnAl-LDH was formed mainly via the cation exchange between Zn2+andCa2+on the main layers of CaAl-LDH,as well as the precipitation ofZn2+and Al(OH)4-.%铝酸三钙(C3A)水化过程中可形成钙铝层状双氢氧化物(CaAl-layered double hydroxide,CaAl-LDH),利用该特性,将C3A投加至含锌溶液中,通过调节初始Zn2+浓度、反应时间及温度等条件原位即时合成了锌基层状双氢氧化物(ZnAl-LDH),并以XRD、FT-IR、SEM等手段对产物结构、形貌进行表征.结果表明,14mmol·L-1初始Zn2+浓度,2.5h反应时间和35℃反应温度为最佳的合成条件,此时产物ZnAl-LDH层间距为0.89nm,Zn2+负载量为13.73mmol·-1.本文结合合成过程中溶液组分的变化情况,初步探究了ZnAl-LDH 原位即时形成机制,主要是C3A水化产物CaAl-LDH与Zn2+发生阳离子交换,以及自身溶解出的Al(OH)-4与Zn2+协同共沉淀.【期刊名称】《南昌大学学报（理科版）》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】6页(P467-472)【关键词】铝酸三钙(C3A);锌基层状双氢氧化物(Zn-LDHs);合成;阳离子交换;溶解-再沉淀【作者】王亲媛;温笑寒;曾宪哲;章萍【作者单位】南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌 330031;南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌 330031;南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌 330031;南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌 330031;南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】TQ172以水滑石为代表的层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)是一类新型化合物，因具有主层板可自组装性、层间阴离子可交换性及结构坍塌记忆效应等特点，被广泛应用于高分子复合材料、催化材料、环境治理等领域[3-5]。
锂铝基类水滑石的制备及其光催化性能表征
锂铝基类水滑石的制备及其光催化性能表征∗孔婷婷;张颖萍;张亚刚;周安宁【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)012【摘要】CO2作为温室气体的主要成分,其捕集与光催化利用已成为减排的主要手段。
高效节能的 CO2吸附剂和光催化剂的制备成为近年来研究的热点。
本文采用共沉淀法,制备了一系列类水滑石 Li/Al-LDHs(Li/Al-layered double hydroxides)催化剂。
通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、紫外可见分光光度计(UV)等技术对样品进行表征。
考察了不同制备条件(p H 值、水浴时间)及 Ti4＋的添加对类水滑石的结构、形貌及CO2光催化性能的影响。
结果表明,pH 值在7~8,水浴时间为36 h 时的 Li3 Al1-LDHs结晶度最好。
不同摩尔比的 Li/Al-LDHs 均具有光催化反应活性；Ti1 Li3 Al1-LDHs 的光催化性能较好, CH4产率较高。
【总页数】6页(P12255-12260)【作者】孔婷婷;张颖萍;张亚刚;周安宁【作者单位】西安科技大学化学与化工学院，西安 710054;西安科技大学化学与化工学院，西安 710054;西安科技大学化学与化工学院，西安 710054;西安科技大学化学与化工学院，西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TQ424.1【相关文献】1.碳化硅与氟钛酸钾原位反应制备AA6061/TiC铝基复合材料的显微组织与力学性能表征 [J], K. JESHURUN LIJAY;J. DAVID RAJA SELVAM;I. DINAHARAN;S. J. VIJAY2.锂-铝类水滑石催化大豆油酯交换制备生物柴油 [J], 袁冰;张新;侯万国3.碳化硅与氟钛酸钾原位反应制备AA6061/TiC铝基复合材料的显微组织与力学性能表征 [J],K.JESHURUN;LIJAY;J.DAVID;RAJA;SELVAM;I.DINAHARAN;S.J.VIJAY;4.铝基类水滑石和复合氧化物负载Pt催化剂的制备及对甲基苯酚加氢脱氧反应的催化性能 [J], 刘艳;朱国华;仵奎;李文松;王威燕;杨运泉5.光催化剂Sm2FeSbO7的制备及光物理和光催化性能表征 [J], 栾景飞;谭文成因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
类水滑石的制备与应用
【摘要】类水滑石（LDHs）是一种层柱状双金属氢氧化物，是近年来发展极为迅速的阴离子型黏土。
类水滑石独特的层状结构，使其具有酸碱特性、热稳特性、层间阴离子可交换特性以及记忆效应，从而在塑料、橡胶高分子材料的阻燃剂、热稳剂、催化剂、催化剂载体、杀虫剂、污水处理剂、电流变调节剂、医药、医药载体及石油工业等多个领域具有广泛的应用。
本文简单介绍了类水滑石材料的结构与性质，对其制备方法进行了阐述，最后对其应用前景进行了展望。
【关键词】类水滑石；结构；性质；制备；应用类水滑石的制备与应用孙镇镇/文水滑石(Hydro talcite，简称 HT)与类水滑石 (Hydro talcite like compounds，简称 HTlc)，又称为层状双金属氢氧化物或层状双羟基复合金属氢氧化物 (1ayered double hydroxides，简称 LDHs)，是一种典型的阴离子型层状化合物，结构示意图如图1所示。
类水滑石（LDHs）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黏土。
类水滑石具有特殊的结构和物理化学性质，在塑料、橡胶高分子材料的阻燃剂、热稳剂、催化剂、催化剂载体、杀虫剂、污水处理剂、电流变调节剂、医药、医药载体及石油工业等众多领域具有广泛的应用［1］。
图1 水滑石与类水滑石的结构示意图图2 类水滑石晶体结构1.类水滑石材料的结构特性三价阳离子与二价阳离子可以相互取代，同时层板上的阳离子与层间的阴离子相互平衡，整体结构呈现电中性状态，结晶水占据层板间其他空间。
因此可以通过调配层板阳离子和层间阴离子实现分子组装的多样化，合成多功能和多结构的新材料[2-3]。
1.2 材料性质类水滑石独特的层状结构，使其具有酸碱特性、热稳特性、层间阴离子可交换特性以及记忆效应。
1.2.1碱性类水滑石的碱性与类水滑石层板结构有关，类水滑石的层板上含有较多的碱性位一OH，其碱性与层板间的二价金属氢氧化物相近。
特别是经过高温分解生成的双金属氢氧化物具有较强的碱性，在阻燃时可以吸附酸性烟气，具有较强的抑烟效果[2-3]。
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锌铝类水滑石和ZnO复合结构的制备及其性能研究纳米材料相较于一般的体材料具有更优越的光、电、磁、热和气敏特性,具有更广阔的应用前景。
纳米材料的性能与其形貌和结构有着密不可分的关系,通过选择不同的制备方法,严格控制制备过程等手段可以控制纳米材料的尺寸、形貌以及微结构,从而获得具备某种特殊性能的材料。
ZnO作为一种重要的宽禁带半导体材料,室温下的激子束缚能为60meV,可以实现很好的紫外发光,在短波发光方面有十分重要的应用前景。
然而,高质量、性能稳定的ZnO材料制备一直是限制ZnO紫外发光研究的一个难题,严重影响了ZnO基光电器件的研究进展。
本文利用低温水浴法,在多孔阳极氧化铝(AAO, Anodic Aluminum Oxid)基底上制备出均匀性较好的锌铝类水滑石(Zn-Al LDH, Zn-Al Layered Double Hydroxid)纳米材料,然后在Zn-Al LDH纳米材料上生长制备了ZnO纳米棒,获得了ZnO/Zn-Al LDH复合结构,最后对复合结构的发光特性和浸润性进行了研究。
本文的主要研究内容和结论如下：首先,以高纯铝片为原料,利用二次阳极氧化法在草酸溶液中制备出了形貌可控的AAO。
研究发现,氧化时间、氧化电压以及扩孔时间对AAO的形貌影响较大,氧化时间控制为2h,氧化电压为40V,扩孔时间为1h制备出来的AAO有序性和一致性较好,为下步材料的制备提供良好的基底。
第二,以乙酸锌和六次甲基四胺作为反应溶液,利用低温水浴法在AAO基底上制备出了大面积连续性较好的Zn-Al LDH纳米结构,同时分析了反应溶液浓度、反应物浓度比、反应温度和反应时间对Zn-Al LDH纳米结构形貌的影响。
第三,用制备好的Zn-Al LDH纳米结构作为基底,以乙酸锌和六次甲基四胺作
为反应溶液,利用水浴法在Zn-Al LDH纳米结构上制备出了六棱柱状ZnO纳米棒。
同时,具体研究了反应物浓度、反应温度、反应时间以及反应物浓度比对ZnO纳米棒结构和形貌的影响。
最后,对制备出的ZnO/Zn-Al LDH复合结构的发光特性及浸润性进行了测试和分析。
研究发现,复合结构在380nm附近出现较为尖锐的紫外发光峰,在420nm 附近出现强度较大的近紫外发光峰,在550nm附近出现波长范围较宽的可见光发光带。
制备的复合结构表现出亲水性,接触角在液滴与样品接触的瞬间为20。
左右,并且在2s内水滴完全铺展至5°以下。