水滑石概述
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。
水滑石概述——精选推荐

⽔滑⽯概述1.1 ⽔滑⽯概述⽔滑⽯类层状化合物是⼀类近年来发展迅速的阴离⼦型粘⼟,⾃然界含量很少,是⼀类由带正电荷的⽔镁⽯层结构和层间填充带负电荷的阴离⼦所构成的层柱状化合物,具有⼴阔应⽤范围。
它具有与蒙脱⼟类阳离⼦粘⼟类似的层状结构,不同的是⾻架为阳离⼦,层间为阴离⼦,显碱性,层间距可通过填充离⼦半径不同的阴离⼦来调变。
由于它们的主体成分⼀般是由两种⾦属的氢氧化物构成,因此⼜称其为层状双⾦属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)。
⽐较常见的Mg/Al 组分的LDHs,称为⽔滑⽯(Hydrotalcite,简称HT);其它组分的LDHs 也可称为类⽔滑⽯(Hydrotalcite like compound,简称HTlc);它们的层插化学产物称为柱撑⽔滑⽯(Pillared Hydrotalcite)。
⽔滑⽯、类⽔滑⽯和柱撑⽔滑⽯统称为⽔滑⽯类材料。
可以通过调变⾦属离⼦和阴离⼦种类、⼤⼩等,改变⽔滑⽯类层状化合物的化学和物理性质,从⽽制得不同性能的材料。
⽔滑⽯于1842年在瑞典⾸次被发现,它是⼀种碳酸型镁铝双氢氧化物,在⾃然状态下以叶状和旋转板状或纤维团状形式存在。
在发现⽔滑⽯的同时,另⼀种由镁铁组成的碳酸型双氢氧化物也被发现,这种物质和其它含有不同物质组成的矿物质⼀样与⽔滑⽯具有基本相同的结构和相似的特征。
佛罗伦萨⼤学的矿物学教授E.Manasse⾸先提出⽔滑⽯及其它同类型矿物质的化学式,他提出⽔滑⽯的精确简式Mg6A12(OH)16CO3·4H2O,并且认为碳酸根离⼦是必不可少的。
这种观点在那时⽐较流⾏,并且持续了很多年。
直到1941年,弗罗德的⼀篇题为“Constitution and polymorphism of the Pyroarite and Sj ogrenite Groups”的发表,这些矿物质的组成及它们之间的关系才真正被认清。
水滑石概述

1.1 水滑石类层状化合物概述层状化合物因其在化学和结构上表现出的特殊性质,在吸附、离子交换和催化等方面具有巨大的应用潜力,己成为国内外研究的热点。
研究较多的层状化合物按层间离子种类可分为三类:(1) 阳离子型:如天然蒙脱土、绿土和人工合成的四价金属不溶盐类,如Ti、Zr、Hf 的砷酸盐。
(2) 阴离子型:主要是水滑石类层状材料。
(3) 非离子型:云母、石墨等。
层状化合物的主要性质表现在以下几个方面:(1) 主体层状化合物已有的酸碱催化特性可通过柱撑剂加以改进;(2) 柱撑剂可改变其层间距、孔径和比表面积,充分发挥其择型功能;(3) 可将一些催化活性物种作为柱撑剂引入主体层间;(4) 插入适当柱撑剂,可使层状化合物发展成双功能或多功能催化剂;(5) 通过改性或插入适当柱撑剂,可使层状化合物具有阻燃、耐热、红外吸收、紫外阻隔及杀菌防霉等性能。
水滑石类层状化合物是一类近年来发展迅速的阴离子型粘土,自然界含量很少,是一类由带正电荷的水镁石层结构和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层柱状化合物,具有广阔应用范围。
它具有与蒙脱土类阳离子粘土类似的层状结构,不同的是骨架为阳离子,层间为阴离子,显碱性,层间距可通过填充离子半径不同的阴离子来调变。
由于它们的主体成分一般是由两种金属的氢氧化物构成,因此又称其为层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)。
比较常见的Mg/Al 组分的LDHs,称为水滑石(Hydrotalcite,简称HT);其它组分的LDHs 也可称为类水滑石(Hydrotalcite like compound,简称HTlc);它们的层插化学产物称为柱撑水滑石(Pillared Hydrotalcite)。
水滑石、类水滑石和柱撑水滑石统称为水滑石类材料。
可以通过调变金属离子和阴离子种类、大小等,改变水滑石类层状化合物的化学和物理性质,从而制得不同性能的材料。
水滑石特征峰

水滑石特征峰全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:水滑石,又称滑石,属于硅酸盐矿物,具有独特的特征峰,是一种常见的造岩矿物。
在地质学和矿物学领域中,水滑石的特征峰具有重要意义,可以帮助研究人员对岩石的成因、结构和变质历史等方面进行深入的研究。
本文将重点介绍水滑石的特征峰及其意义。
水滑石是一种六方晶系的矿物,化学式为Mg3(Si2O5)(OH)4,硬度为1-1.5,密度为2.8-2.9g/cm3。
水滑石的颜色多为白色、灰色或淡绿色,有时也呈淡红色。
水滑石主要由氧化镁和二氧化硅组成,具有较高的岩石稳定性和耐热性。
在自然界中,水滑石广泛存在于变质岩和沉积岩中,也可形成矿脉状、岩石状或羽毛状状等不同形态。
水滑石的特征峰是其在红外光谱中所表现出的特征吸收峰,可以帮助矿物学家和地质学家对水滑石进行鉴定和分析。
通过红外光谱技术,可以准确的测定水滑石中化学键的种类和能量,从而推断其结构和成分。
水滑石的红外光谱特征主要包括Si-O基本伸缩振动、Mg-O 基本伸缩振动、O-H基本伸缩振动等峰。
这些特征峰的位置、强度和形状可以反映水滑石的晶体结构和化学成分,是研究水滑石的重要依据。
水滑石的特征峰对其鉴定和研究具有重要意义。
通过测定水滑石的特征峰,可以准确的确定其结构类型和成分组成,进一步推断其成因和变质历史。
水滑石特征峰的位置和形状与不同岩石中的水滑石相比较,可以帮助研究人员进行岩石分类和地质调查,揭示地质构造演化和环境变化的历史。
水滑石的特征峰还可以用于研究离子的分布和扩散等化学过程,为地球化学和矿物物理学等领域的研究提供重要依据。
在实际的地质勘探和矿产资源开发中,水滑石的特征峰也具有一定的应用价值。
通过对水滑石的特征峰进行分析,可以帮助勘探人员找到含水滑石的矿床,并推断其矿石质量和产出潜力。
水滑石的特征峰还可以用于岩石工程领域的矿石鉴定和矿石质量评价,为岩石采矿和利用提供科学依据。
第二篇示例:水滑石,又称龙须石,是一种特殊的岩石,具有独特的物理和化学特征。
水滑石的分类

水滑石的分类水滑石是一种常见的矿石,具有许多不同的分类。
本文将以人类视角,详细介绍水滑石的分类及其特点。
第一节:水滑石的概述水滑石,也称滑石、滑石粉,是一种软质、脂质或粉状的矿石,其主要成分是镁、硅酸盐。
它通常呈白色或浅灰色,质地柔软,具有良好的滑润感。
水滑石在工业、建筑、化妆品等领域都有广泛的应用。
水滑石可以根据其化学成分、物理特性和产地等方面进行分类。
以下是水滑石的主要分类:1.普通水滑石普通水滑石是最常见的一类水滑石,主要由镁、硅酸盐和一些微量元素组成。
它的质地柔软,具有良好的滑润感,可用于制造化妆品、润滑剂和塑料等产品。
2.白云水滑石白云水滑石是一种颜色较为纯白的水滑石,主要产于中国广东、江西等地。
它的质地细腻,具有良好的吸水性和耐高温性能,广泛应用于陶瓷、涂料和塑料等工业领域。
3.绿色水滑石绿色水滑石是一种颜色呈淡绿或浅灰绿色的水滑石,主要产于中国云南、贵州等地。
它的质地较软,具有良好的耐酸性和电绝缘性能,常用于制作化学药品、电子元件和陶瓷等产品。
4.紫色水滑石紫色水滑石是一种颜色呈淡紫或淡粉红色的水滑石,主要产于巴西、印度等地。
它的质地细腻,具有良好的耐热性和化学稳定性,常用于制作化妆品、珠宝和装饰品等产品。
5.红色水滑石红色水滑石是一种颜色呈红色或红褐色的水滑石,主要产于中国湖南、江西等地。
它的质地柔软,具有良好的耐磨性和耐高温性能,常用于制作研磨材料、陶瓷和涂料等产品。
第三节:水滑石的应用水滑石由于其独特的物理特性和化学成分,在各个领域都有广泛的应用。
以下是水滑石的主要应用领域:1.化妆品水滑石可以用作化妆品的基础原料,如粉底、眼影和唇膏等产品。
它的柔软质地和良好的吸附性能可以使化妆品更加贴合肌肤,提高化妆品的舒适度和持久性。
2.建筑材料水滑石可以用作建筑材料,如地板砖、墙面砖和装饰板等产品。
它的质地细腻,具有良好的装饰效果和防火性能,常用于公共建筑和家居装修。
3.塑料水滑石可以用作塑料的填充剂,如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等产品。
水滑石概述范文范文

水滑石概述范文范文水滑石(Talc)是一种由镁、硅、氧、氢等元素组成的软、蜡质状矿物,化学式为Mg3Si4O10(OH)2、它是一种层状结构的矿物,属于硅酸盐矿物。
水滑石是一种常见的岩石成分,也是一种广泛应用于工业和日用品的重要矿产资源。
水滑石的形态多样,可以为片状、粉状、纤维状等。
它的颜色通常为白色、灰色、淡绿色或淡紫色等,具有明显的蜡状光泽和柔软的手感。
水滑石的硬度较低,在莫氏硬度尺度上仅为1,因此可以用指甲轻易刮下矿片。
其比重为2.7~2.8、水滑石的蜡状光泽和柔软手感是其与其他矿物的主要区别。
水滑石广泛分布于世界各地,主要产地包括中国、印度、巴西、美国等。
中国的河北、山西、陕西等地都有较为丰富的水滑石资源。
水滑石属于一种变质岩矿石,在巍峨的山脉、深邃的山水中形成。
由于其广泛分布和丰富资源,水滑石成为了一种价廉物美的矿产资源。
水滑石在工业上有着广泛的应用。
首先,由于其柔软易刮、保湿润滑等特点,水滑石经常被用作化妆品、护肤品等领域的原料。
其次,水滑石还可以用作增白剂、填料和稀释剂,广泛应用于塑料、橡胶、纸张等行业。
此外,水滑石还具有良好的隔热性能,被广泛应用于建筑材料、陶瓷等领域。
另外,水滑石也被用作电缆、橡胶轮胎等产品的添加剂。
因此,水滑石在工业中具有重要的价值和应用前景。
此外,水滑石还有一些其他方面的应用。
在医药领域,水滑石可以用作药剂的辅助剂,用于增加药物的流动性和稳定性。
在农业领域,水滑石可以用作土壤改良剂,可调节土壤结构、提高土壤肥力,促进植物生长。
在纺织品领域,水滑石可以用作纤维素纤维和化学纤维的润滑剂,改善纤维手感和柔软性。
在纸张和造纸领域,水滑石可以用作填料和涂料,提高纸张的质量和性能。
总之,水滑石在很多领域都有着广泛的应用。
然而,水滑石也存在一些问题。
一方面,水滑石的开采和加工过程会产生大量的粉尘,对劳动者的健康和环境造成影响。
另一方面,由于水滑石资源的过度开采和滥用,导致了资源的枯竭和环境的破坏。
水滑石阻燃元素

水滑石阻燃元素水滑石是一种天然的硅酸盐矿物,化学式为Mg3Si2O5(OH)4、它由镁、硅和氧三个元素组成,同时含有羟基。
水滑石是一种重要而多功能的矿物,其阻燃特性使其在许多不同的领域和应用中广泛使用。
水滑石的阻燃性质是由其化学组成和结构决定的。
水滑石中的镁离子和氢氧根离子对阻燃性起到重要作用。
当水滑石受到高温或明火烧烤时,结构中的羟基会释放出水分,并吸收热量,从而降低温度。
同时,镁离子和氢氧根离子会生成水蒸气和二氧化碳,形成一种难以燃烧的气体层,使火焰无法接触到水滑石表面,从而达到阻燃的效果。
水滑石的阻燃特性使其在建筑、汽车、电子产品等许多领域中得到了广泛应用。
首先,在建筑领域,水滑石常被用作建材中的阻燃剂。
例如,在混凝土和石膏板中添加一定量的水滑石粉末,可以提高材料的阻燃性能,有效减缓火势蔓延速度,在火灾发生时保护人们的生命和财产安全。
其次,在汽车制造中,水滑石也广泛用于内装材料的阻燃。
例如,汽车座椅、地毯和内饰板等部件,都需要具备一定的阻燃性能,以防火灾对乘客的伤害。
在这些材料中加入水滑石粉末,能够有效降低火灾的发生和蔓延的风险。
此外,在电子产品制造中,水滑石也具备阻燃的重要作用。
电子设备中的电池、电路板等部件往往面临火灾的风险,而水滑石的阻燃特性可以起到保护作用。
通过在电子产品的制造过程中掺入水滑石粉末,可以提高材料的综合性能,有效抵制热量的传导,减缓火焰的蔓延速度。
除了以上几个领域外,水滑石还被广泛应用于塑料制品、橡胶制品、织物和涂料等不同的工业领域。
在这些应用中,水滑石不仅可以提高材料的阻燃性能,还可以改善材料的加工性能、增加产品的特殊功能等。
总之,水滑石作为一种含有阻燃元素的矿物,具备重要的阻燃特性,被广泛应用于建筑、汽车、电子产品等多个领域。
在这些应用中,水滑石的阻燃性能可以有效保护人们的生命和财产安全,减少火灾带来的损失。
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(Mg3Si4O10(OH)2·2H2O),又称滑石或白云石,是一种属于层状硅酸盐矿物的石英族矿物。
它的结构由硅酸盐层和水合镁离子层组成,属于层状硅酸盐矿物中的水滑石组。
水滑石的晶体结构以六面体层间的硅酸盐结构为基础,镁离子和水分子填充在层之间。
每个镁离子都被六个氧离子包围,并与三个OH基团形成氢键。
这些层之间的相互作用由范德华力提供,因此水滑石具有很好的层状结构性。
它是一种常见的层状矿物,在地壳中广泛存在。
水滑石的物理性质包括外观呈蓝白色,颗粒细小,呈柔软、光泽和蜡状,硬度为1.5-2,比较脆弱。
它的比重约为2.3-2.4 g/cm3、水滑石的质地柔软,可以轻松地划分成薄片,这使得它在一些特定的应用中十分有用。
水滑石的矿石资源非常丰富,被广泛应用于各个领域。
以下是水滑石的一些市场应用:1.建筑和装饰材料:水滑石被广泛用作建筑和装饰材料,例如建筑地板、瓷砖、大理石柱、壁纸等。
它的光泽和柔软质感使得它在室内装饰中具有很高的价值。
2.塑料行业:水滑石在塑料行业中被用作增塑剂和填料。
它可以改善塑料的强度、韧性和耐磨性。
此外,水滑石还可以改善塑料的电绝缘性能,使其具有更好的绝缘性能。
3.橡胶行业:水滑石在橡胶行业中被用作填料和增塑剂。
它可以提高橡胶的加工性能和物理性能,增强橡胶制品的强度和耐磨性。
4.涂料和油漆行业:水滑石在涂料和油漆行业中被用作填料。
它可以提高涂料的流动性和耐久性,使涂料具有更好的平滑性和覆盖性。
5.制陶业:水滑石被广泛用于制陶业中,尤其是在制造陶瓷、瓷器和陶瓷制品时。
它可以改善陶瓷的成型性和烧结性,使得陶瓷制品更加坚固和耐磨。
6.化妆品和药品行业:水滑石在化妆品和药品行业中被用作填料。
它可以增加化妆品和药品的粘稠度和稳定性,提高其质地和触感。
总结起来,水滑石是一种在建筑、塑料、橡胶、涂料、制陶、化妆品和药品等领域中有广泛应用的重要材料。
- 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)。
1.1 水滑石概述水滑石类层状化合物是一类近年来发展迅速的阴离子型粘土,自然界含量很少,是一类由带正电荷的水镁石层结构和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层柱状化合物,具有广阔应用范围。
它具有与蒙脱土类阳离子粘土类似的层状结构,不同的是骨架为阳离子,层间为阴离子,显碱性,层间距可通过填充离子半径不同的阴离子来调变。
由于它们的主体成分一般是由两种金属的氢氧化物构成,因此又称其为层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)。
比较常见的Mg/Al 组分的LDHs,称为水滑石(Hydrotalcite,简称HT);其它组分的LDHs 也可称为类水滑石(Hydrotalcite like compound,简称HTlc);它们的层插化学产物称为柱撑水滑石(Pillared Hydrotalcite)。
水滑石、类水滑石和柱撑水滑石统称为水滑石类材料。
可以通过调变金属离子和阴离子种类、大小等,改变水滑石类层状化合物的化学和物理性质,从而制得不同性能的材料。
水滑石于1842年在瑞典首次被发现,它是一种碳酸型镁铝双氢氧化物,在自然状态下以叶状和旋转板状或纤维团状形式存在。
在发现水滑石的同时,另一种由镁铁组成的碳酸型双氢氧化物也被发现,这种物质和其它含有不同物质组成的矿物质一样与水滑石具有基本相同的结构和相似的特征。
佛罗伦萨大学的矿物学教授E.Manasse首先提出水滑石及其它同类型矿物质的化学式,他提出水滑石的精确简式Mg6A12(OH)16CO3·4H2O,并且认为碳酸根离子是必不可少的。
这种观点在那时比较流行,并且持续了很多年。
直到1941年,弗罗德的一篇题为“Constitution and polymorphism of the Pyroarite and Sjogrenite Groups”的发表,这些矿物质的组成及它们之间的关系才真正被认清。
1970年,当第一个关于水滑石类化合物作为加氢催化剂的最佳引体的专利产生时,人们开始兴起对水滑石类化合物的研究。
1.2 基本结构典型的水滑石类化合物是水滑石,其分子式为Mg6A12(OH)16CO3·4H2O,其主体层板结构非常类似于水镁石Mg(OH)2,结构中心为Mg2+,六个顶点为OH-,由相邻的MgO6八面体共用棱形成单元层(层板厚度约0.47nm),层与层间对顶地叠在一起,层间通过氢键缔合。
位于层上的Mg2+可在一定范围内被半径相似的Al3+同晶取代,使得主体层板带永久正电荷;中层间具有可交换的阴离子CO32-,它所带的负电荷与层上正电荷平衡,使得这一结构呈电中性。
此外在层间其余空间,存在一些结晶水,这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。
LDHs中的Mg2+、A13+被其它M2+、M3+同晶取代得到结构相似的水滑石类化合物,它具有以下化学组成通式:[M2+1-x M3+x(OH)2]z+[A n-]z/n·mH2O,结构与水滑石的结构相同,只是阴离子及阳离子种类数量不同。
LDHs的结构如图1-1 所示。
图1-1 水滑石类化合物结构图水滑石类化合物分子式反映了其层状结构中所含元素的种类,表明合成各种各样化学计量不同的化合物是可能的。
(1) 一般而言,可容许进入LDHs层板中的M2+和M3+离子要与Mg2+离子具有相近的离子半径。
组成LDHs常见的二价金属离子有Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Ca2+、Mn2+等;三价金属离子有A13+、Cr3+、Co3+、Fe3+、Sc3+、V3+等。
由这些M2+和M3+离子组合,可形成二元、三元甚至四元的LDHs。
M2+与M3+的半径愈接近愈容易形成稳定的层板。
(2) A n-为进入层间的阴离子,包括无机阴离子,如CO32-、NO3-、F-、Cl-、Br-、I-、CrO42-、H2PO4-、PO43-、SO42-、SO32-等;有机阴离子,如对苯二甲酸根、己二酸根等;配合物阴离子,如Fe ( CN ) 63-、Fe ( CN ) 64-、Zn ( BPS ) 34-、Ru ( BPS )33-等;同多和杂多阴离子,如Mo7O246-、V10O286-、PW11CuO396-、W9V3O407-等。
通常,阴离子的数目、体积、价态及阴离子与层板羟基的键合强度决定了阴离子层状化合物的层间距大小和层间空间。
(3) x为LDHs的结构参数,x= M3+/[M2++ M3+]。
因此x值的大小直接影响产物组成,一般要合成纯净的LDHs必须满足0.17≤x≤0.34,x值的变化可能导致不同结构化合物的生成。
(4) m为结晶水的数目。
随着比值x的增长,结晶水的数目m逐渐减少。
其值可由下列各式得到:(ⅰ) m=1-Nx/n,其中N为阴离子占据的位置数目,n为阴离子电荷数;(ⅱ) m=(1-3x)/(2+d),这里d=0.125;(ⅲ) 对MgAl-LDH,m=0.8-x。
(5) n为层间阴离子电荷。
n值应满足1/n≤A n-/M3+≤1。
1.3 基本性能1.3.1 碱性LDHs 最基本的性质是碱性,水滑石类层状化合物的层板上含有碱性位OH-,此碱性位可与其它化合物反应接枝,改变其化学或物理性质,赋予水滑石以新的性能。
不同LDHs 的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致,但由于它一般具有很小的比表面积(约5~20m2/g),表观碱性较小,其焙烧产物CLDH表现出较强的碱性。
总体来讲,LDHs 为弱碱性化合物,在碱性环境下比酸性环境下稳定。
1.3.2 酸性LDHs的酸性与层板上金属离子的酸性和层间阴离子有关。
不同LDHs的酸性强弱与三价金属氢氧化物的酸性强弱和二价金属氢氧化物的碱性强弱有关。
层间阴离子电荷分布影响层板酸碱性的变化。
1.3.3 层间阴离子的可交换性LDHs的层间具有可交换的阴离子,其阴离子交换容量可达2000~5000mmo1/kg。
一方面可将其用作阴离子交换材料,一般,阴离子在水滑石层间的离子交换能力顺序为CO32->SO42->HPO42->F->CI->Br->NO3->I-,高价阴离子易于进入LDHs层间,低价阴离子易于被交换出来。
另一方面,通过对层间阴离子的种类和数量进行设计和组装,可以将各种阴离子如无机、有机、同多、杂多阴离子或配合物阴离子引入水滑石层间,从而调变了层间距,同时使柱撑LDHs的择形催化性能更加显著,也可以用体积较大的阴离子取代体积较小的阴离子,以期得到更多的活性中心,得到具有不同功能的新材料。
除了层间阴离子,层状材料的结晶度和层间电荷大小也是影响水滑石类材料离子交换性能的因素。
1.3.4 记忆效应在一定温度下将LDHs焙烧一定时间的样品(此时样品的状态通常是LDHs中金属离子的复合氧化物)加入到含有某种阴离子的溶液介质中,其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的LDHs。
如果将LDHs 的焙烧产物在适当的溶液中处理,插入不同种类的阴离子,则形成不同插层结构的LDHs,达到不同的研究目的。
一般而言,焙烧温度在600℃以内,结构的恢复是可能的,以MgAl-LDH为例,温度在500℃内的焙烧产物接触到水以后其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的LDHs;当焙烧温度在600℃以上时生成具有尖晶石结构的焙烧产物,则导致结构无法恢复。
1.3.5 粒径的可调控性LDHs的粒子大小及粒径分布可以通过改变合成方法及条件而得以控制,从而扩大其应用范围。
因为LDHs的层板厚度为纳米级,所以还可采用适宜的复合技术,使其以层板尺寸分散于有机体中,形成纳米复合材料,将无机物的刚性、尺寸稳定性与聚合物的可加工性和其它性能结合在一起,大幅度改善聚合物的物理化学性质。
1.3.6 热稳定性LDHs由于具有层状结构,层内存在强烈的共价键作用,层间存在静电引力,以及层板与层间阴离子间存在静电吸引、氢键等非共价键弱相互作用,因此具有一定的热稳定性,其热稳定性基本相近,根据组成不同略有差异。
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。
具体如下:(1) 焙烧温度低于200℃时,仅失去结晶水,其层状结构没有被破坏;(2) 加热到250~450℃时,层板羟基缩水并脱除CO2;(3) 在450~550℃区间,可形成比较稳定的双金属氧化物,简写为LDO,例如镁铝水滑石在此温度范围内的焙烧产物是Mg3A1O4(OH)。
LDO仍可作为一类重要的催化剂和载体,它具有比其前驱体更大的比表面积(约200~300m2/g ),其结构中碱性中心充分暴露,因此具有比LDHs更强的碱性。
CLDH在一定条件下能够重新吸收水和CO32-等阴离子而部分恢复到原来的LDHs结构这即是所谓的“记忆效应”,反应方程式如下:Mg1-x A1x(OH)2(CO3)x/2·yH2O→Mg1-x A1x O1+x/2+(x/2)CO2+(l+y)H2OMg1-x Al x O1+x/2+(x/n)A n-+(1+(x/2)+y)H2O→Mg1-x Al x(OH)2A n-x/n·yH2O+xOH-(4) 当加热温度超过600℃时,形成尖晶石相产物,例如镁铝水滑石开始形成尖晶石MgAl2O4和MgO,金属氧化物的混合物开始烧结,使表面积大大降低,孔体积减小,碱性减弱。
1.3.7 阻燃性能LDHs在受热时,其结构水和层板羟基及层间阴离子以水和CO2的形式脱出,起到降低燃烧气体浓度、阻隔O2气的阻燃作用;并且LDHs的结构水、层板羟基及层间阴离子在不同温度范围内脱离层板,从而可在较大范围内(200~800℃)释放阻燃物种;在阻燃过程中,吸热量大,有利于降低燃烧时产生的高温。
1.3.8 红外吸收性能LDHs在1370cm-1附近出现层间CO32-的强特征吸收峰,在1000~400cm-1范围有层板上M-O键及层间阴离子的特征吸收峰,并且其红外吸收范围可以通过调变组成加以改变。
1.3.9 紫外阻隔性能在LDHs层间插入有机紫外吸收剂基团,可选择性提高LDH的紫外吸收性能,提高对光的稳定性。
1.3.10 杀菌防霉性能LDO是LDHs的焙烧产物,其二价金属离子中为锌离子的LDO具有良好的杀菌防霉性能,且其杀菌防霉性能可随材料的组成、结构不同而改变。
1.4 水滑石类材料的合成研究进展水滑石层柱状结构既具有层板上阳离子的同晶取代性,又具有层间阴离子的可交换性。
到目前为止,水滑石类阴离子粘土的合成主要有两大研究方向:其一是利用八面体层板上阳离子的同晶取代性,进行水滑石类化合物的合成;其二是利用层间阴离子的可交换性,进行柱撑水滑石的合成。
目前合成出的水滑石类化合物中,含Al3+的数量较多,其中包括锌铝、铜铝、钴铝等二元水滑石,铜钴铝、铜镁铝等三元水滑石以及钴镍镁铝、铜镍镁铝等四元水滑石,含Fe3+、Cr3+的水滑石数量相对较少,主要有镁铁、锌铬、钴铬等二元类水滑石。