20130427—增大比表面积—合成水滑石插层材料文献总结
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 CompoundsAbstract; 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。
水滑石及其插层复合材料的制备与研究现状
水滑石及其插层复合材料的制备与讨论现状水滑石是一种阴离子型层状材料，与其衍生物类水滑石、柱撑水滑石统称为层状双羟基复合金属氧化物（LayeredDoubleHydroxides,LDHs）。
由于LDHs独特的层状结构及层间的阴离子可被各种功能阴离子基团交换、取代，使层状结构和构成发生相应的变化，从而可得到具有光、电、声、磁、催化、吸附、药物缓释、离子交换等特别性质的功能材料。
因此，已成为插层有机—无机复合化合物讨论领域的热点之一。
水滑石之所以能在催化领域被广泛应用，是因其特别的结构给与其很多特性：1.特别的层状结构。
晶体场严重不对称，阳离子在层板上的晶格中，阴离子不在晶格中，而在晶特别的层间。
2.碱性。
HTLcs的碱性与层板上阳离子M的性质、M—O键的性质都有关系。
3.酸性。
HTLcs的酸性不仅与层板上金属离子的酸性有关，而且还与层间阴离子有关。
4.稳定性。
HTLcs经焙烧所得的复合金属氧化物仍是一类紧要的催化剂和载体。
以水滑石为例，其热分解过程包括脱结晶水、层板羟基缩水并脱除CO2和新相生成等步骤。
在低于220℃时，仅失去结晶水，而其层状结构没有被破坏；当加热到250～450℃时，层板羟基缩水并脱除CO2；在450～550℃区间，可形成比较稳定的双金属氧化物，构成是Mg3AlO4（OH），简写为LDO。
LDO在肯定的湿度（或水）和CO2（或碳酸盐）条件下，可以恢复形成LDH，即所谓的“记忆功能”。
LDO一般具有较高的比表面积（约200～300m2/g）、三种强度不同的碱性中心和不同的酸性中心，其结构中碱中心充分暴露，使其具有比LDH更强的碱性。
当加热温度超过600℃时，尖晶石MgAl2O4和MgO形成，金属氧化物的混合物开始烧结，从而使表面积大大降低，孔体积减小，碱性减弱。
目前，水滑石特别是作为阻燃剂的讨论开发，受到极大的关注。
由于传统的含卤阻燃剂的电缆护套，在猛烈受热或燃烧时会析出达到人的致命量的卤化氢气体。
新型水滑石纳米复合材料的合成及其应用研究
新型水滑石纳米复合材料的合成及其应用研究随着科技的不断发展，人们生活中使用的材料也在不断升级。
在材料领域中，纳米材料是一个热门的研究方向。
新型水滑石纳米复合材料是一种应用广泛的纳米材料，具有良好的物理和化学性质，被广泛应用于电子、光学、生物医学等领域。
本文将介绍新型水滑石纳米复合材料的合成及其应用研究。
一、新型水滑石纳米复合材料的概念及特点新型水滑石纳米复合材料是由水滑石基质和纳米材料组成的复合材料。
水滑石是一种层状结构的矿物，其层间距离大约为0.96纳米。
通过在水滑石层间插入纳米材料，可以制成新型水滑石纳米复合材料。
该复合材料具有以下几个特点：1. 表面积大：由于其纳米结构，表面积比传统的材料要大得多，从而具有更多的表面反应机会，提高催化效率。
2. 自组装能力强：水滑石具有自组装能力，因此纳米材料容易输入水滑石层间，形成复合材料。
3. 具有良好的热稳定性：水滑石作为基质，可以保护纳米材料的化学性质，从而提高复合材料的稳定性。
4. 可调节性强：由于可以在水滑石层间插入不同的纳米材料，从而可以制备具有不同特性的复合材料。
二、新型水滑石纳米复合材料的合成方法新型水滑石纳米复合材料的合成方法主要分为两种：离子交换法和浸渍法。
离子交换法是将水滑石层间的阳离子替换为纳米材料中的阳离子的过程。
该方法具有合成简单、操作稳定等优点，但由于化学反应在水滑石中进行，纳米材料可能会分散不均匀。
浸渍法是通过将纳米材料分散于溶液中，在水滑石中浸渍后反应形成复合材料。
该方法具有合成方便、复合材料较均匀等优点。
三、新型水滑石纳米复合材料的应用研究1. 催化剂由于新型水滑石纳米复合材料表面积大、具有一定的孔隙度和催化活性，因此被广泛应用于催化剂领域。
研究表明，新型水滑石纳米复合材料在生产有机化学品和新型材料中具有很高的应用价值。
2. 生物医药新型水滑石纳米复合材料在生物医药领域中，可用于制备抗癌药物、基因载体和靶向药物等。
研究发现，将纳米材料包裹在水滑石中，可以提高药物的稳定性，并减缓药物在体内的释放速度。
(完整word)水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用
水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用摘要：水滑石类阴离子型层状材料,又称层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides，简写为LDHs），是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，近些年来在催化领域得到了广泛的关注。
本文综述了有关LDHs 材料的结构、性质及其在多相催化领域应用的最新进展。
关键词：水滑石类阴离子型层状材料;结构；性质;催化1 引言阴离子型层状材料以水滑石类化合物为主(Layered Double Hydroxides, LDHs)。
水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石（Hydrotalcite-like compound ），其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双经基复合金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,简写为LDH)。
LDH的插层化合物称为插层水滑石。
水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料（LDHs)。
LDHs是由带正电荷主体层板与层间阴离子客体有序组装而形成的化合物。
LDHs的主体层板金属、主体层板电荷密度及其分布、层间客体种类及数量、层内空间尺寸、主客体相互作用等均具有可调变性。
这些结构特点使其在诸多领域展示了广阔的应用前景，例如作为新型吸波材料、催化材料、吸附材料等。
本文重点综述近年来发展的LDHs层状和插层结构材料的组装方法以及LDHs材料在多相催化领域中应用的最新进展。
2 LDHs的基本结构［1］LDHs是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，其结构类似于水镁石Mg（OH)2，由MO6八面体共用棱边而形成主体层板。
LDHs的化学组成具有如下通式:[M（II)1—xM(III）x (OH）2］x+(A n—）x/n.mH2O,其中M（II）和M(III)分别是二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；A n—为层间阴离子;x为M3+/（M2++M3+）摩尔比值;m为层间水分子的个数。
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。
水滑石的结构性质、合成及催化应用
水滑石的结构性质、合成及催化应用
杨飘萍;吴通好
【期刊名称】《石化技术与应用》
【年(卷),期】2005(023)001
【摘要】对水滑石类阴离子黏土的结构特性、制备方法、热分解性质及在催化领域的应用进行了详细的概述,并对该类材料的应用进行了展望.
【总页数】6页(P61-66)
【作者】杨飘萍;吴通好
【作者单位】吉林大学,化学学院,吉林,长春,130023;吉林大学,化学学院,吉林,长春,130023
【正文语种】中文
【中图分类】TQ204
【相关文献】
1.水滑石及类水滑石材料的合成及催化应用新进展 [J], 杨一青;刘从华;张莉;王亚红
2.Ni/Ti类水滑石的合成与光催化应用 [J], 袁冰;张新;侯万国
3.水滑石类阴离子黏土的合成及催化应用研究进展 [J], 王岚;詹正坤
4.水滑石类化合物的性质及其催化应用 [J], 安霞;谢鲜梅;王志忠
5.钴铜铝水滑石类化合物的合成及其催化氧化对甲酚：Ⅰ.水滑石的合成及… [J], 刘玉敏;朱凯征
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05论文正文-水滑石
前言多年来，高效人工模拟制造天然酵素一直是各个学科领域的科学家们具有挑战性的课题，天然过氧化物酶在实际应用中有很大的潜力，并且已经应用于生物化学各个领域。
但是，作为自然酶，成本昂贵，具有不稳定的生物降解性和极易变性。
因此产生了使用简单的过氧化物酶模拟与改进稳定性和效率。
血红素是天然过氧化物酶的活性中心，并且具有过氧化物酶的活性。
与天然过氧化物酶相比，血红素具有热稳定性并且容易制备成本低。
血红素没有显示出令人满意的活性，主要是因为缺乏天然过氧化物酶存在的肽微环境。
因此通过寻找制成材料为血红素提供生物相容性和良好的肽微环境以提高血红素的活性成为科学家的研究方向。
随着人们对此类研究的深入，科学家发现层状双金属氢氧化物（LDH）是由相互平行的层板组成，层板间带有永久正电荷，层间拥有可交换的阴离子以维持电荷的平衡。
这种独特的晶体结构和层间离子的可交换性，使其通过离子交换可以向层间引入不同基团，制备各种功能材料，其催化作用尤为突出。
因此层状双金属氢氧化物（LDH）通常被用作辅助材料装载血红素以为其提供良好的肽微环境。
而组氨酸、β-环糊精等也具有良好的催化作用。
因此，我们尝试将血红素与LDH以及组氨酸或β-环糊精组装在一起以比较其催化效果。
1.文献综述1.1层状双金属氢氧化物概述层状双金属氢氧化物(简称LDHs)主要是指层状镁铝双金属氢氧化物，俗称水滑石，其骨架是阳离子，而层间是阴离子，佛罗伦萨大学的E.Manasse提出水滑石及其它同类型矿物质的化学式，1942年Feitknecht等通过金属盐溶液与碱金属氢氧化物反应合成了LDHs，提出了双层结构的设想[1]。
直到1969年Allmann等通过单晶X射线衍射试验测试并确定了LDHs层状结构。
随着人们对此类化合物研究的深入，科学家发现LDH具有特殊的层状结构、层间距具有可调性，层板内阴离子数量与种类的多样性以及与其他材料的生物相容性等特性，广泛地应用于催化反应中[2]。
水滑石的合成及应用研究报告
水滑石的合成及应用研究报告摘要：水滑石是一种重要的层状双氢氧化镁矿物，具有广泛的应用前景。
本报告主要研究了水滑石的合成方法和应用领域，并对其未来的发展进行了展望。
通过实验证明了水滑石的制备方法，以及在催化剂、填充剂、阻燃剂等领域的应用。
1.引言水滑石（也称为水镁石）是一种层状的双氢氧化镁，化学式为Mg6Si4O10(OH)8·4H2O。
它的晶体结构使其具有多孔性和大的比表面积，从而赋予了其广泛的应用潜力。
2.合成方法目前合成水滑石的方法主要有热法、水热法、高温固相合成法等。
其中，水热法是最常用的合成方法之一、合成水滑石的关键是控制反应条件（如温度、压力、反应时间等），以及原料配方的比例。
3.应用领域3.1催化剂水滑石可以用作催化剂的载体，通过在其表面修饰不同的活性物质来实现对各种催化反应的促进作用。
例如，将贵金属或过渡金属负载在水滑石上，可以用于氧化反应、加氢反应等。
3.2填充剂水滑石的多孔结构使其具有良好的填充性能，可用作聚合物、橡胶、油漆等材料的填充剂。
填充水滑石可以提高材料的硬度、强度、耐磨性等特性，同时降低成本。
3.3阻燃剂水滑石具有优异的阻燃性能，可以用作阻燃剂的添加剂。
当材料着火时，水滑石会释放出水分，降低温度，阻止燃烧蔓延，并产生碳化物保护层，从而实现阻燃效果。
4.实验研究本研究采用水热法合成了水滑石，并对其性能进行了实验测试。
结果表明，在适当的反应条件下（如温度为100℃，反应时间为24小时），可以得到纯度较高的水滑石。
同时，使用扫描电镜、X射线衍射等技术对样品进行表征，得出了其晶体结构、比表面积等性质。
5.发展前景水滑石作为一种多功能材料，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的发展，人们对水滑石的研究不断深入，新的合成方法和应用领域也在不断涌现。
未来，水滑石的应用将更加广泛，同时也需要进一步提高其制备方法的效率和经济性。
结论：水滑石是一种重要的层状双氢氧化镁矿物，具有广泛的应用前景。
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一. 葡萄糖插层材料
参考文献：雷志轶. 新型高比表面固体碱催化剂制备、结构及其性能研究[D]. 北京化工大学, 2009.
部分工作：以成核晶化隔离法合成MgAl-LDHs，然后将MgAl-LDHs前驱体加入到一定浓度的葡萄糖溶液中进行交换，制备出了葡萄糖插层的具有高比表面的MgAl-LDHs材料。
考察了含碳量，镁铝比，焙烧温度对MgAl-LDHs焙烧产物的结构及其性能的影响。
采用苯酚吸附法表征焙烧产物的总碱量，并测试了其催化苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel反应的催化性能。
机理：“在LDHs晶化过程中引入糖类分子作为碳源，使LDHs的晶化与糖分子碳化同时发生组装形成整体均一，组成和结构可调变的LDHs/C型杂化复合前体。
”
碳化——生物质在缺氧或贫氧条件下，以制备相应的炭材为目的的一种热解技
术．其过程与生物质，木纤维，木质素的分解同步。
脱水碳化指的是将有机物去
掉其他元素留下碳（维基百科）。
葡萄糖的熔点：
α-D-glucose: 146℃
β-D-glucose: 150℃
附表：
表1 镁铝比为3，不同含碳量的插层水滑石焙烧产物的比表面和孔径分布参数
表2 500℃焙烧产物碱性参数
表2总结：可以看到随着葡萄糖的插入量增加，碱性位数量和比表面积不断增加，由于比表面增加的幅度大于碱量增加的幅度，碱性位密度则逐渐降低。
到n C/n金属离子＝2.5时，碱量、比表面积分别由不掺葡萄糖时的230 umol phenol/g和61.24 m2/g增加到450 umol phenlo/g 和282.44 m2/g，碱性位密度由原来的3.76 umol phenol/m2降至1.59 umol phenol/m2。
表3不同焙烧温度下得到样品的比表面积和孔径分布参数
二.十二烷基硫酸钠插层材料
例1
参考文献：陶奇，何宏平等. 一种层间距可控型有机硅烷嫁接水滑石的原位共沉淀合成方法[P]. CN，102616750(2012).
主要工作：利用表面活性剂的插层作用对水滑石层间高度进行调节，在水滑石晶体形成时利用有机硅烷水解产生的Si—OH与黏土矿物表面羟基原位缩合改善矿物表面的亲和性。
采用原位共沉淀法合成了有机硅烷嫁接的Mg-Al，Zn-Al，Cu-Al，Ca-Fe，Ni-Cr，Ca-Al水滑石。
实验主要材料：硝酸镁，硝酸铝，十二烷基硫酸钠，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，乙醇
合成方法：
例：19.2 g硝酸镁和9.4 g硝酸铝溶于90ml去离子水（溶液A）；
8 gNaOH和1.4 g十二烷基硫酸钠溶于50ml 去离子水（溶液B）；
7.0 mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于50 ml 乙醇（溶液C）；
溶液A和B逐滴加入100ml 去离子水中，开始出现沉淀时立即滴加C；控制PH值为10。
加完后搅拌6 h，用去离子水和乙醇各洗3次。
80℃干燥12h。
参考方法：合成中引入十二烷基硫酸钠
实施步聚：
（1）配制硝酸镁和硝酸铝混和溶液A;
（2）配制NaOH和十二烷基硫酸钠混和溶液B;
（3）A和B逐滴加入一定量的去离子水中，控制溶液的PH值为10；搅拌一定时间，洗样干燥。
例2
参考文献：CLEARFIELD A，KIEKE M，KWAN J et al. Intercalation of dodecyl sulfate into layered double hydroxides[J]. journal of Inclusion Phenomena And Molecular Recognition in Chemistry. 1991, 11: 361-378.
主要工作：通过两种方法合成出十二烷基硫酸根插层的镁铝水滑石，一是先合成水滑石，再采用离子交换合成；二是在合成过程中引入十二烷基硫酸根，直接合成出插层材料。
对合成的样品作了一系列表征，包括XRD粉末衍射，TG，元素分析，IR。
另外对有机插层的方式进行了计算机模拟。
实验材料：MgCl
，AlCl3，十二烷基硫酸钠等。
2
合成步骤：
（1）交换法：
按比例配制1mol/L的混和金属盐溶液A；70 ℃，快速搅拌下将溶液A和2 mol/L 的NaOH溶液同时滴加到含有100 mL去离子水的烧杯中；控制溶液的PH值为10。
滴加完毕后继续搅拌4~24 h，此过程中保持水量不变。
沉淀用去离子水洗至无Cl-，70 ℃干燥过夜。
将所得水滑石按1g：20 mL去离子水的比例配成溶液，将0.7 M的十二烷基硫酸钠溶液加入到上述溶液中（硫酸盐与LDH的摩尔比为0.1~2），控制PH=10，搅拌4~24 h 后先用去离子水洗三次（每次200 mL），再用甲醇洗两次（每次100 mL）,干燥。
（2）直接法：
按比例配制1mol/L的混和金属盐溶液A；硫酸盐与LDH按摩尔比为2~3溶解在
NaOH溶液中，配成溶液B；70 ℃，快速搅拌下将溶液A滴加到溶液B中，控制溶液的PH值为10。
滴加完毕后继续搅拌4~24 h，此过程中保持水量不变。
沉淀先用去离子水洗三次（每次200 mL），再用甲醇洗两次（每次100 mL）,干燥。
（洗涤方法文献中标注为“同上”）
注：所有操作均在N2氛围下进行，去离子水均去除了CO2。
对碱性的影响：
附图——计算机模拟有机离子的层间排列方式
（1）（2）（3）
三.醋酸根插层的水滑石
参考文献：Prevot V，Forano C，Besse J P. Intercalation of anionic oxalato complexes into layered double hydroxides[J]. Journal of solid State Chemistry.2000, 153: 301-309.
制备方法：离子交换法——首先制备层间阴离子为Cl-的水滑石（文中合成了ZnAl-Cl，ZnGa-Cl，ZnCr-Cl水滑石），然后与含阴离子插层材料的钾盐交换（如[K3Al(C2O4)3]3·H2O，[K3Fe(C2O4)3]3·H2O等），交换时有机阴离子应该较LDH过量（摩尔比）。
ZnAl-Cl水滑石经醋酸根插层后其层间距由原来的0.786 nm变到0.991 nm(以[K3Al(C2O4)3]3·H2O为插层材料)
四. 酒石酸插层材料
参考文献：吴正，卫敏等. 酒石酸插层水滑石层间距的可控性研究[J]. 北京化工大学学报，2004，31（4），74~77.
主要工作：采用反混共沉淀法制备出酒石酸插层的镁铝水滑石，实验结果发现插层后的水滑石层间距由0.79 nm增至1.21 nm。
同时研究了合成中PH值对插层材料层间距的影响，结果发现当PH值为10时，插层材料层间距有最大值为1.21 nm。
对于PH值为10时层间距最大这一结果，作者也给出了解释，认为当PH约为10时，酒石酸在水滑石层间呈垂直层板方向排布，结果导致垂直排布的材料其层间距比其它排布方式的大，其中根据分子力学计算，垂直排布时理论层间距为1.22 nm，水平排布时层间距为0.97 nm。
合成方法：
先采用成核－晶化隔离法制备碳酸根离子MgAl-LDHs，再采用返混沉淀法制备酒石酸插层的LDHs。
3.0 g前体LDHs加入60 mL去离子水，再加入酒石酸固体6.8 g，搅拌20 min，测PH 值约为3。
然后配制NaOH溶液，将NaOH溶液加入到上述溶液中，通过改变加入量调节PH 值。
回流3 h，过滤，洗涤至PH小于8，70 ℃下干燥18 h 。
附图——酒石酸在水滑石层间排布的两种模型。