水滑石
水滑石的功能主治

水滑石的功能主治1. 前言水滑石,又称为滑石粉,是一种常见的矿石。
它具有广泛的用途,并且被广泛应用于不同领域。
本文将介绍水滑石的功能主治及其在不同领域中的应用。
2. 肌肤保养•水滑石可用于面膜制作,能够深层清洁毛孔,净化皮肤;•具有保湿功效,能够提供肌肤水分,保持皮肤柔软;•能够舒缓皮肤,缓解炎症和敏感,减少红肿和痒感;•通过排除肌肤毒素,增强皮肤抵抗力,改善肤质。
3. 化妆品•水滑石是一种常见的化妆品成分,可以用于制作粉底、散粉和腮红等;•具有良好的吸油性能,能够吸附皮肤表面的油脂,减少油光;•能够控制油脂分泌,帮助持久妆容,并减少化妆品晕染;•具有细腻的触感,能够使化妆品更加顺滑易推开。
4. 医药领域•水滑石可用于制作药用外敷品,用于治疗皮肤病、烫伤等;•具有消炎作用,可以缓解炎症症状,促进愈合;•能够吸附伤口分泌物,保持伤口清洁,预防感染;•对一些皮肤过敏症状有一定的舒缓作用。
5. 工业应用•水滑石可用于涂料和涂层制造,提供涂层光滑的质感;•能够增加涂层的耐候性和耐腐蚀性,延长涂层使用寿命;•具有良好的防火性能,能够用于阻燃材料的生产;•在塑料和橡胶制品中添加水滑石,可以增加产品的硬度和强度。
6. 粉体冶金•水滑石在粉体冶金中被广泛应用,能够用于金属材料的脱模和烧结;•可以增加金属材料的密度和强度,提高材料的性能;•能够减少材料的变形和缩水率,改善材料的加工性能。
7. 环境保护•水滑石具有吸附有害物质的能力,可以用于水处理工程;•能够去除水中的重金属和有机物,净化水质;•在工业废水处理过程中,添加水滑石能够提高处理效果;•可以用于污水处理厂的废泥处理,固化污泥,减少二次污染。
8. 总结水滑石以其多种功能性和广泛的应用领域而闻名。
它在肌肤保养、化妆品、医药、工业和环境保护等领域都发挥着重要的作用。
通过对水滑石功能主治的了解,我们可以更好地应用水滑石,享受到它带来的益处。
水滑石生产工艺

水滑石生产工艺水滑石是一种天然矿石,国内外都有较广泛的分布。
由于其特殊的物理性质,被广泛应用于建筑材料、化工、冶金、塑料、橡胶等领域。
下面将介绍水滑石的生产工艺。
水滑石的生产工艺主要包括开采、粉碎、干燥、磨细和加工等步骤。
首先是开采。
水滑石矿石常见于山区和矿井,开采时需要使用机械设备进行挖掘。
通常采用露天或井下开采的方式,将矿石挖掘出来。
然后是粉碎。
经过开采后,矿石往往需要经过粉碎工艺。
常见的粉碎设备有颚式破碎机、圆锥破碎机等。
通过机械设备对矿石进行初步的粉碎,使其能够更好地进行后续的处理。
接下来是干燥。
粉碎后的矿石经过干燥设备进行干燥处理,去除其中的水分。
常见的干燥设备有回转筒干燥机、管式干燥机等。
干燥设备通过热风将矿石中的水分蒸发掉,使矿石干燥。
然后是磨细。
经过干燥后的矿石较为坚硬,需要经过磨细工艺。
常见的磨细设备有球磨机、研磨机等。
通过高速旋转的磨石对矿石进行磨细处理,使其颗粒更加细小。
最后是加工。
磨细后的矿石可以根据不同的用途进行加工。
常见的加工方式有喷涂、制粒、造成片状或块状等。
加工过程中可以根据需要添加一些助剂,以改善水滑石的性质。
整个生产工艺中,需要特别注意安全和环保问题。
例如,在开采过程中,应采取有效的安全措施,确保作业人员的人身安全。
在干燥和磨细过程中,应合理利用能源、控制粉尘的产生,减少对环境的污染。
总之,水滑石的生产工艺是一个复杂的过程,需要经过开采、粉碎、干燥、磨细和加工等多个步骤。
通过合理的工艺设计和设备选择,可以获得优质的水滑石产品,满足不同领域的需求。
同时,也要注意安全和环保问题,保障生产过程的安全性和环境的可持续性。
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。
水滑石生长条件

水滑石生长条件水滑石是一种自然界中常见的矿物,具有类似膨润土的属性。
在矿物学中,水滑石属于硅酸盐矿物,化学式为Mg3Si4O10(OH)2。
在自然条件下,水滑石的生长主要受到以下几个要素的制约:温度、pH值、离子浓度、溶液成分和生长时间等。
温度是水滑石生长的重要因素之一,因为水滑石的晶体结构是由层状的硅氧簇和镁离子层交替排列形成的。
温度的变化会直接影响水滑石结晶中的离子运动速率,从而影响水滑石结晶的速度和质量。
通常情况下,水温较低,水滑石的生长速度较慢,而温度升高则会加速水滑石生长的速度。
pH值也是影响水滑石生长的重要因素之一。
水滑石在中性到碱性条件下稳定,但在酸性条件下易被溶解,因此pH值的变化直接影响水滑石的形成和生长。
适宜的pH值范围为7.5~10.5,此时水滑石的生长速度较快,晶体形状和质量也较好。
离子浓度也是影响水滑石生长的关键因素之一。
水滑石的结晶主要是靠镁、硅和氢氧根等离子体在水溶液中的互相作用形成的。
当溶液中的离子浓度过高或过低时,会影响到晶体的正常形成和生长。
因此,对于水滑石生长的离子浓度需要控制在适当的范围内才能促进水滑石的生长。
溶液成分也是影响水滑石生长的因素之一。
溶液成分包括水质、溶液中所含的离子物种、有机物质等。
不同的组合、浓度和温度会对水滑石结晶的形成和生长产生不同的影响。
普遍认为,水质干净、溶液中无杂质的情况下,水滑石的结晶和生长更容易进行。
生长时间也是影响水滑石生长的重要因素之一。
时间的长短会直接影响到水滑石晶体的大小和形状。
而且当溶液在生长一段时间之后,对水滑石结晶的影响也会逐渐增大,从而影响到晶体的形状和质量。
综上所述,水滑石的生长受到诸多因素的影响,其中温度、pH值、离子浓度、溶液成分和生长时间等是影响水滑石结晶的关键因素。
若想促进水滑石晶体的生长,需要在这些要素的基础上进行控制和调整,从而得到理想的晶体形态和品质。
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
目前,水滑石类层状化合物的制备方法主要有共沉淀法、水热合成法、离子交换法、焙烧复原法以及尿素分解均匀共沉淀法等。
1共沉淀法共沉淀法是制备水滑石的基本方法, 即以可溶性铝盐和镁盐与沉淀剂反应生成沉淀物,经过滤、洗涤、干燥后制得水滑石。
根据投料方式不同可分为单滴法和双滴法。
根据沉淀方式不同衍生出低过饱和沉淀法和高过饱和沉淀法。
共沉淀法合成温度低,过程简单,制得的水滑石具有较高的均匀性、颗粒尺寸分布较窄且具有一定形貌。
但由于反应各组分的沉淀速度和沉淀平衡浓度积不可避免地存在着差异,所以导致产品组成的局部不均匀性,而且沉淀物还需反复洗涤过滤, 才能除去混入的杂质离子。
研究发现,共沉淀工艺条件与水滑石晶体的形貌、组成和粒径密切相关。
老化温度过低, 晶体的形成速度过慢;温度过高,则晶体生长速度过快,易形成粗晶。
在65 ℃-75 ℃时合成的水滑石晶体结构较好, 粒径15 nm-30 nm, BET比表面积100 m2 /g-120 m2 /g,可视为最佳老化温度。
采用水热晶化处理共沉淀物 , 不仅能得到小粒径、高均匀度的水滑石,还能大大缩短晶化时间。
结晶度、层间阴离子的排列有序度和晶体平均粒径均随水热晶化时间的增加而增大。
在微波场下共沉淀合成水滑石,微波晶化法可以在约8 min内达到与常规热晶化法24 h 同样的效果,避免了高温高压,而且缩短了结晶时间。
2 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。
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 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。
水滑石研究报告
水滑石研究报告
水滑石,又叫作镁硅酸盐,是一种常见的矿物,其化学式为Mg3Si4O10(OH)2。
因其在水中形成黏滑的质感,故取名水滑石。
水滑石是一种重要的产业矿物,在建筑、塑料、橡胶、油漆、纸浆、陶瓷、医药等领域具有广泛的应用。
一般来说,水滑石有两种不同的晶体结构:一种是层状结构,另一种是串联结构。
层状水滑石呈片状或薄片状,可以剥离成薄膜或纤维;串联水滑石则具有纤维状或柱状的形状。
水滑石的物理性质包括硬度为1.5到2.5,密度为2.2到2.7 g/cm3,断口呈片状或贝壳状,大多数水滑石呈珠状、块状或粉状。
金属离子与氢离子在水滑石中交替排列,形成状如螺旋的层状结构。
水滑石有普通水滑石和高岭土水滑石之分,具有不同的化学成分和物理特性。
水滑石的制备方法有多种,主要分为矿山法和化学法两种。
矿山法为人工开采水滑石矿石,分选后提纯,可获得不同粒度的水滑石颗粒;化学法则常常利用高岭土原料,通过高温处理、酸碱处理等方法来制得水滑石颗粒。
从应用的角度看,水滑石存在多种用途。
在建筑领域,水滑石可用于生产涂料、硅藻泥等墙面装饰材料;在制造领域,水滑石可用于生产塑料、橡胶、纸浆等材料;在医药领域,水滑石则可用于制备药品的包衣、辅料等。
总之,水滑石是一种具有重要应用价值的矿物,与人们的日常生活密切相关。
未来,随着科技的发展和工业的进步,水滑石的应用领域也将不断扩大和深化。
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。
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层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs)的统称,由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料(LDHs)。
1842年Hochstetter首先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿;二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究;1969年Allmann 等人通过测定LDH单晶结构,首次确认了LDH的层状结构;二十世纪九十年代以后,随着现代分析技术和测试手段的广泛应用,人们对LDHs结构和性能的研究不断深化。
简介水滑石材料属于阴离子型层状化合物。
层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物,利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性,将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。
水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。
一般来讲,只要金属阳离子具有适宜的离子半径(与Mg2 +的离子半径0.072 nm相差不大)和电荷数,均可形成LDHs层板[1]。
其化学组成可以表示为[MⅡ1-xMⅢx (OH)2] x +(An- )x/n·mH2O ,其中MⅡ为Mg2 + , Ni2 + , Co2 + , Zn2 + ,Cu2 + 等二价金属阳离子;MⅢ为Al3 + , Cr3 + , Fe3 + , Sc3 + 等三价金属阳离子;An - 为阴离子,如CO2 -3 , NO3 -, Cl - , OH- ,SO24 -, PO34 - , C6H4 (COO)2 2 -等无机和有机离子以及络合离子,则层间无机阴离子不同, LDHs的层间距不同[2]。
当x 值在0.2-0.33 之间,即MⅡ/MⅢ摩尔比介于2~4之间时能得到结构完整的LDHs。
在LDHs晶体结构中,由于受晶格能最低效应及其晶格定位效应的影响,使得金属离子在层板上以一定方式均匀分布,即在层板上每一个微小的结构单元中,其化学组成不变。
结构特征LDHs是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物,它的结构类似于水镁石Mg(OH)2,由MgO6八面体共用棱形成单元层。
有以下几个很突出的特点:(1)主体层板的化学组成可调变;(2)层间客体阴离子的种类和数量可调变;(3)插层组装体的粒径尺寸和分布可调控典型的LDHs化合物是镁铝碳酸根型水滑石:Mg6Al2(OH)16·4H2O[4]。
LDHs的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,位于层上的Mg2+可在一定的范围内被Al3+同晶取代,使得层板带正电荷,层间有可交换的CO32-与层板上的正电荷平衡,使得LDHs的整体结构呈电中性。
由于层板和层间阴离子通过氢键连接,使得LDHs层间阴离子具有可交换性。
此外,在LDHs中存在层间水这些水分子可以在不破坏层状结构条件下除去。
性质碱性LDHs的层板由镁八面体和铝氧八面体组成。
所以,具有较强的碱性[5]。
不同的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,其较强的碱性往往在其煅烧产物LDO中表现出来。
LDO一般具有较高的比表面积(约200—300m2/g)、三种强度不同的碱中心和不同的酸中心,其结构中间中心充分暴露,使其具有比LDH更强的碱性。
层间阴离子的可交换性LDHs的结构特点使其层间阴离子可与各种阴离子,包括无机离子、有机离子、同种离子、杂多酸离子以及配位化合物的阴离子进行交换[6]。
利用LDHs的这种性质可以调变层间阴离子的种类合成不同类型的LDHs,并赋予其不同的性质,从而得到一类具有不同功能的新材料。
热稳定性能LDHs加热到一定温度发生分解,热分解过程包括脱层间水,脱碳酸根离子,层板羟基脱水等步骤。
在空气中低于200οC时,仅失去层间水分,对其结构无影响,当加热到250~450οC 时,失去更多的水分,同时有CO2生成,加热到450~500οC时,CO32-消失,完全转变为CO2,生成双金属复合氧化物(LDO)[7]。
在加热过程中,LDHs的有序层状结构被破坏,表面积增加,孔容增加。
当加热温度超过600οC时,则分解后形成的金属氧化物开始烧结,致使表面积降低,孔体积减小,通常形成尖晶石MgAl2O4和MgO。
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LDH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。
一般而言,焙烧温度在500℃以内,结构的恢复是可能的,以MgAl-LDHs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LDH;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。
组成和结构的可调控性由于LDHs没有固定的化学组成,其主体层板的元素种类及组成比例、层间阴离子的种类及数量、二维孔道结构可以根据需要在宽范围调变,从而获得具有特殊结构和性能的材料。
LDHs 组成和结构的可调变性以及由此所导致的多功能性,使LDHs成为一类极具研究潜力和应用前景的新型材料。
阻燃性能LDHs在受热时,其结构水合层板羟基及层间离子以水和CO2的形式脱出,起到降低燃烧气体浓度,阻隔O2的阻燃作用;LDHs的结构水,层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板,从而可在较低的范围内(200~800℃)释放阻燃物质。
在阻燃过程中,吸热量大,有利于降低燃烧时产生的高温 [8-9],可以作为无卤高抑烟阻燃剂,广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域。
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[10-11] 。
合成方法低饱和共沉淀法低饱和共沉淀法,按照一定的比例,将金属硝酸盐溶液配成一定浓度的混合盐溶液(SolS),将NaOH和Na2CO3按照一定比例的配成混合碱溶液(SolB),在大烧杯中预先装入一定量的蒸馏水,加热至一定的温度,将SolS和SolB按一定的滴速同时滴入大烧杯中,维持反应体系的pH为一恒定值,剧烈搅拌。
滴定完毕后,继续搅拌陈化,最后经过滤、洗涤、烘干,得产物。
此合成方法是水滑石合成中的一种常用方法。
其中镁盐和铝盐可以采用硝酸盐、硫酸盐、氯化物等,碱可以采用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等,碳酸盐可以采用碳酸钠、碳酸钾等,也可以采用尿素代替碱和碳酸盐。
高过饱和共沉淀法高过饱和共沉淀法,即将SolS和SolB各自预先加热至反应温度,快速将两种溶液同时倒入装有预先加热到和该溶液具有相同温度的二次蒸馏水的大烧杯中,剧烈搅拌水热合成法水热合成法,是先将SolS和SolB缓慢滴加在一起活着快速混合,然后将得到的浆状液立即转移至高压釜中,在一定的温度下(通常是100 °C)陈化较长时间,最后经过过滤、洗涤、干燥、研磨得产品。
此法特点是使水滑石的成核和晶化过程隔离开,并通过提高陈化温度和压力来促进晶化过程。
水热合成法由于反应发生在密闭的系统中,因而没有其他杂质被引入。
制备所得纳米金属氧化物具有粉末细(纳米级)、纯度高、分散性好、颗粒均匀、晶粒发育完整、形状可控等优异特性。
另外水热法还能够避免高温下反应物的挥发、应力诱导缺陷、物相相互反应等缺点,更重要的是水热法通过调整反应条件可控制生成物的形貌、大小、粘度分布等。
成核/晶化隔离法成核/晶化隔离法,是将SolS和SolB迅速于全返混旋转液膜成核反应器中混合,剧烈循环搅拌几分钟,然后将浆液于一定温度下晶化。
采用该反应器实现实现盐液与碱液的共沉淀反应,通过控制反应器转子线速(5 m·s-1)可使反应物瞬间充分接触、碰撞,成核反应瞬间完成,晶核同步生长保证了晶化过程中晶体尺寸的均匀性。
离子交换法当金属离子在碱性介质中不稳定,或当阴离子An-没有可溶性的M2+和M3+盐类,共沉淀法无法进行时,可采用离子交换法。
该法是从给定的水滑石出发,通过溶液中某种阴离子对原有阴离子的交换作用,形成新的相。
然而在层状双金属氢氧化物材料上,直接用大体积无机阴离子通过离子交换法制备很困难,一般先用大体积有机阴离子把层间撑开,然后用无机阴离子交换制得样品。
焙烧复原法该方法是建立在HTLcs的结构记忆效应基础上的一种制备方法。
即指在一定条件下热处理HTLcs后,其焙烧产物即层状双金属氧化物(LDO)加入到含有某种阴离子的溶液中,重新吸收各种阴离子或简单置于空气中,使其能恢复原来的层状结构,得到新的HTLcs。
柱撑过程的选择性与层板组成元素、反应介质、柱撑有机阴离子的空间结构和电子结构相关,这种方式多用于插入较大体积的客体分子。
该法突出的优点是消除了与有机阴离子竞争柱撑的金属盐无机阴离子,但缺点是容易生成非晶相物质,且制备过程较为繁琐。
利用该法制备的HTLcs易受干燥条件、焙烧温度、焙烧时间、pH值等因素影响,尤其焙烧温度对催化剂碱性和比表面积有较大影响。
尿素分解—均匀共沉淀法该法利用尿素在低温下呈中性,可与金属离子形成均一溶液,而溶液温度超过90 °C时尿素分解使溶液pH值均匀逐步地升高这一特点,用尿素代替混合碱溶液,该罚的优点是溶液内部的pH值始终是一致的,因而可以合成出高结晶度的Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al类水滑石,而难以合成Co-Al、Mn-Al、Co-Cr类水滑石。
另一方面以尿素为沉淀剂,反应过程中在层间形成NH2COO-插层,经水热处理即转化为CO32-,而溶液内形成的[Ni(NH3)6]2+水热条件下则释放出NH3,所以尿素可以取代强碱混合液来制备碳酸型水滑石并且可以制备得到结晶较好、粒径均匀的水滑石样品。
N2保护合成法在合成时向反应体系中不断通入N2。
用N2保护通常是出于以下两方面得考虑:一是为了避免合成中一些易被氧化的物质被空气中的氧气氧化;二是在制备非碳酸根型水滑石时防止空气中的CO2的干扰。
此种方法适用于较精细的合成。
微波晶化法该法在合成中用微波辐射的方法促进快速形成良好晶形的水滑石。
近年来P. Benito等人已经利用微波辐射法研究了一系列水滑石类化合物,利用微波的特殊反应环境(均匀的快速升温加热)得到了较理想实验效果(产物粒子的快速均匀生长),并且还结合微波与水热条件来处理材料得到了具有一定孔结构的材料。