层状双金属氢氧化物结构

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Mg—Al层状双金属氢氧化物的合成及表征

Mg—Al层状双金属氢氧化物的合成及表征

Mg—Al层状双金属氢氧化物的合成及表征作者:程春艳赵洪晨赵双双江鑫梅李荣杨志广来源:《科技视界》2018年第19期【摘要】本文以硝酸镁和硝酸铝为起始原料,以氨水为沉淀剂,通过共沉淀法得到了镁铝层状双金属氢氧化物,并用X射线衍射、红外光谱以及紫外-可见吸收光谱等方法对其结构进行表征。

结果表明:采用共沉淀法得到了结晶度高,物相纯净的六方晶系镁铝层状双金属氢氧化物。

同时,我们又对层状双金属氢氧化物的未来发展趋势进行了展望。

【关键词】Mg-Al层状双金属氢氧化物;合成;表征中图分类号:O614 文献标识码: A 文章编号: 2095-2457(2018)19-0070-002DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2018.19.031Synthesis and Characterization of Mg-Al Layered Double HydroxidesCHENG Chun-yan ZHAO Hong-chen ZHAO Shuang-shuang JIANG Xin-mei LI Rong YANG Zhi-guang*(College of Chemistry and Chemical Engineering, Zhoukou Normal University, Zhoukou 466001, China)【Abstract】The Mg-Al layered double hydroxides were synthetized by co-precipitation method using magnesium nitrate, aluminum nitrate as raw materials and ammonia as precipitant. The structure of the samples were characterized by X ray diffraction, infrared spectroscopy and UV-vis absorption spectroscopy. The results show that the hexagonal crystal structure with high crystallinity and purity can be obtained by coprecipitation method. Meanwhile, The development trend of layered double hydroxides in the future was prospected.【Key words】Mg-Al Layered Double Hydroxides; Synthesis; Characterization0 引言材料、能源和信息是构成人类现代社会发展的三大支柱,层状双金属氢氧化物(layer double hydroxides,简称LDHs)是一类重要的新型无机功能材料,又称类水滑石,由两种或两种以上金属元素组成的具有类水滑石层状晶体结构的氢氧化物。

铁系层状双金属氢氧化物非均相类芬顿反应及其机理研究

铁系层状双金属氢氧化物非均相类芬顿反应及其机理研究

铁系层状双金属氢氧化物非均相类芬顿反应及其机理研究随着现代工农业飞速发展,水体污染越来越严重,其中尤以水中有机物的污染最为严重。

在水中有机污染物的处理方法中,芬顿技术以处理效率高、反应迅速快的特点被广泛应用,因为均相芬顿必须在酸性的反应条件下才能达到较好的处理效果,非均相芬顿法以其较宽的p H值范围逐渐被重视,在水处理方面得到了广泛的应用。

层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides,简称LDHs)是一种带有永久正电荷的具有水滑石层状晶体结构的功能材料。

由于其独特的性质,层状结构以及层间阴离子的可交换性,在材料、化工、工业催化、医药和环境科学等领域具有潜在的应用价值。

本研究以含铁LDH(包括Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)-LDH和Mg/Fe-LDH)的非均相芬顿反应为主要研究背景,以有机染料甲基橙为目标对象,通过合成含有不同层间阴离子以及不同铁元素的LDH,利用结构中的铁与双氧水发生芬顿反应对甲基橙进行氧化降解,通过调节材料结构中铁的比例和种类以及层间阴离子的种类,探讨LDH中层间阴离子以及铁元素在非均相芬顿反应中的作用,并考察层间阴离子对LDH结构的影响。

本文得的主要研究结果和结论如下所示:(1)通过共沉淀法在常温下合成十二烷基苯磺酸根(DBS-)为层间阴离子的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)-LDH,即有机绿锈(DBS-GR),并通过XRD,FT-IR,SEM等方法对其进行结构表征,表明成功通过此种简单快速的方法合成了DBS-GR,其中有机阴离子的以单分子层平行倾斜的方式排列在金属层板间。

有机绿锈在第一次芬顿降解反应中对甲基橙的去除效果都很好,速率很快,反应15 min去除率达到96%。

去除原理为有机绿锈在降解甲基橙的过程中产生羟基自由基,进攻甲基橙分子的偶氮键,使其断裂分解,羟基自由基进一步分解小分子有机物,直到完全氧化成CO2和H2O分子。

有机绿锈非均相芬顿体系能将芬顿反应的初始p H值扩展到中性左右进行反应,能达到和酸性条件一样的结果。

潜力无限的层状双金属氢氧化物电极材料

潜力无限的层状双金属氢氧化物电极材料

(研究者)通过运用简便的一步式湿法,成功地让泡沫镍上生长了排列整齐的分层NiMn层状双氢氧化物(NiMn-LDH)纳米片,其中尿素水解提供了碱和碳酸根离子。

实验所获得的NiMn-LDH@Ni foam具有高度定向的层状结构和超薄纳米片。

通过微调Ni / Mn摩尔比,优化的Ni3Mn1-LDH @ Ni foam具有最大的比电容(1511 F g-1 at 2.5 A g-1),出色的倍率性能(80.1%retention at 48 A g-1),高库仑效率和长期循环寿命。

总体来说,这项工作为合成具有极大增强超级电容器性能的层状镍锰双金属氢氧化物提供了一种快速且可调整的策略方法。

X.L. Guo, X.Y. Liu, X.D. Hao, S.J. Zhu, F. Dong, Z.Q.Wen, Y.X. Zhang, Nickelmanganese layered doublehydroxide nanosheets supported on nickel foam for high-performance supercapacitor electrode materials, Electrochim.Acta 194 (2016) 179–186①Well-aligned hierarchical NiMn-layered doublehydroxide (NiMn-LDH) nanosheets are successfully grownon Ni foam by a facile one-step wet-method, wherein ureahydrolysis supplies alkali and carbonate ion.②As-obtainedNiMn-LDH@Ni foam presents highly oriented layeredstructure with ultrathin nanosheets. ③By fine tuning Ni/Mnmole ratio, the optimized Ni3Mn1-LDH@Ni foam displaysmaximum specific capacitance (1511 F g-1 at 2.5 A g-1),excellent rate capability (80.1% retention at 48 A g-1), highcoulombic efficiency and long-term cycling life. ④In principle,this work provides a rapid and tunable strategy approach forsynthesis of NiMn-LDH with largely enhanced supercapacitorbehavior.这篇于2016年在Electrochimica Acta上发表的论文,由重庆大学材料科学与工程学院张育新教授团队撰写。

层状双氢氧化物结构

层状双氢氧化物结构

层状双氢氧化物结构好的,以下是为您生成的一篇关于“层状双氢氧化物结构”的说明文:嘿,朋友!想象一下,你走进一个神秘的化学实验室,里面摆满了各种奇奇怪怪的仪器和瓶瓶罐罐。

而在这众多神奇的化学物质中,有一种特别引人注目的存在,那就是层状双氢氧化物结构。

这层状双氢氧化物结构啊,就像是一座精心设计的摩天大楼。

每一层都排列得整整齐齐,秩序井然。

那一层一层的结构,就如同大楼的楼层,稳固而有序。

假如我们把这个结构比作一个大家庭。

在这个“家庭”里,金属阳离子和氢氧根离子就像是不同性格的家庭成员。

金属阳离子呢,像是家里的“顶梁柱”,稳重而有力;氢氧根离子则像是温柔的“主妇”,细心地呵护着这个“家”。

它们相互依靠,相互作用,共同维持着这个“家庭”的和谐与稳定。

你看,层与层之间的距离,恰到好处。

这就好像是邻里之间的关系,既保持着一定的独立空间,又能相互关照。

而且,这些层之间的相互作用,可不简单!它们就像是朋友之间的默契,虽然没有紧紧相拥,但心有灵犀。

在实际应用中,这层状双氢氧化物结构可真是大显身手!它在催化剂领域,就像是一位神奇的魔术师,能够加速化学反应的进行,让原本缓慢的过程瞬间变得高效快捷。

在吸附领域,它又摇身一变,成为了一个超级“吸尘器”,能够牢牢地吸附住有害物质,为环境的清洁立下汗马功劳。

你难道不觉得这层状双氢氧化物结构神奇得让人惊叹吗?它小小的身躯里蕴含着大大的能量,如同一个隐藏在化学世界里的宝藏,等待着人们去不断挖掘和探索。

我们生活中的许多方面都离不开它的贡献。

从工业生产到环境保护,从新材料的研发到医学领域的应用,它都发挥着重要的作用。

它就像是一位默默无闻的幕后英雄,虽然不常被人们提及,但却一直在为我们的生活变得更美好而努力着。

所以说,层状双氢氧化物结构,是化学世界中的一颗璀璨明珠,它的魅力和价值无可估量,将持续为人类的发展和进步贡献力量。

水滑石的合成 改性及其在功能复合材料中的应用

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。

层状复合金属氢氧化物的结构及性质研究

层状复合金属氢氧化物的结构及性质研究

第52卷第7期 辽 宁 化 工 Vol.52,No. 7 2023年7月 Liaoning Chemical Industry July,2023层状复合金属氢氧化物的结构及性质研究张思睿(浙江大学,浙江 杭州 310058)摘 要: 评述层状复合金属氢氧化物的化学结构和性质,并在两者间建立联系。

层状复合金属氢氧化物将氢氧化物层和阴离子相互结合,是利用共价键方式注重体现出主体层板,保证层间具有较弱的相互作用力,并利用科学的排序方式来构成层状复合结构,在化学研究上属于超分子化学的范畴。

基于其中氢氧化物层以及层间阴离子的特殊结构和稳定性差异,其具有较突出的化学性质,包括可逆的阴离子交换和热分解性质以及在化学催化中的重要作用。

介绍了层状金属氢氧化物的物质结构、阴离子交换性质、热分解性质及催化应用几个方面。

关 键 词:层状金属氢氧化物;氢氧化物层;层间阴离子;阴离子交换;催化中图分类号:O611.64 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2023)07-1039-04早在1842年,研究人员发现层状复合金属氢氧化物的首个成员水滑石,但并未当即将其化学成分报道出来,一直到1915年才被专业结构报道出来。

在开始阶段,水滑石被作为两种金属氢氧化物层堆积形成的,但后来完成的晶体结构分析指出实际上金属离子在同一层中[1]。

在正常情况下,层状氢氧化物(LDHs)结构是由[M x M’y(OH)2(x+y)]y+A n-y/n·mH2O构成,其中最常见的二价金属离子种类趋于多样化,如有Mn2+、Co2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等类型,三价金属离子同样有各种元素,如Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+等。

随着研究工作进程不断深入,这种化合物中的金属离子范围实现有效拓展,不再限制于上述两种类型,其逐渐向多元化方向发展。

而从某方面来看,层状氢氧化物中的层间阴离子能随意变换成任何阴离子。

根据有关人员实践证明,无机阴离子、配合物阴离子等类型的生物活性分子都能作为氧化物的层间阴离子[2]。

层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究

层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一种理想的超级电容器电极材料,这是因为其大的理论比表面积可以提供一定的双电层电容,同时其片层上的过渡金属元素可以作为电化学反应的活性位点,提供较大的赝电容。

但是,由于LDH片层之间氢氧键的作用,导致LDH材料经常会发生团聚,而且LDH的导电性较差,这些都会影响它的电化学储能性能。

针对LDH的团聚问题,本文基于微/纳结构设计的思路,构筑由LDH纳米片构成的空心微米球,获得了具有大比表面积的电极材料结构,暴露更多可以与电解质接触的活性面积,从而充分利用其高的赝电容。

针对LDH导电性较差的问题,本文通过将LDH与导电性能较好的掺氮还原氧化石墨烯复合,构筑分级(Hierarchical)纳米复合材料,既能够增加复合材料的导电性,也能够一定程度上抑制LDH的团聚,达到协同提升其电化学性能的目的。

本论文主要内容如下:1.结合溶胶-凝胶法和相分离,以聚氧化乙烯(Polyethylene oxide,PEO)作为软模板,制备得到了尺寸均匀的A1203空心微米球。

然后以此空心微米球作为硬模板,通过微波辅助水热法,制备得到了NiAl-LDH空心微米球。

详细探究了水热温度和反应物比例对最终产物形貌的影响,获得了产物形貌及其电化学性能之间的关联关系,并确定了最佳的反应温度和反应物比例。

该LDH空心微米球成功保留了A1203模板的高比表面积和适当的孔径等优点,具有高的比电容(lAg<sub>1</sub>时达到了 1578 Fg-1)和优异的循环稳定性(20 A g-1下循环10000次后比电容保留率为93.75%)。

此外,基于此LDH空心微米球作为正极组装的非对称超级电容器可以实现20 Wh kg-1的高能量密度。

2.以三聚氰胺作为氮源,通过简单的加热处理,成功实现了对石墨烯的氮掺杂。

纳米层状双金属氢氧化物的制备及结构表征

维普资讯
无机 盐. 4 y -
I NORGANI CHEMI C CAL NDUS SI TRY
第3 9卷 第 5期
20 0 7年 5月
பைடு நூலகம்
纳米 层 状 双 金 属 氢 氧化 物 的制 备及 结构 表 征
杜宝 中 。 宏军 郑 王 。 刚 。 汝敏 r王
中图分类 号 .Q 3 . ;Q 3 . T 12 2 T 13 1 文献标识码 : A 文章编号 :0 6— 90 20 )5— 0 6一 3 10 4 9 (0 7 o 0 2 o
Pr pa a o nd s r t r h a t rz to fna o— l y r d d bl — t lhy r x de e r t n a t uc u e c ar c e i a i n o n i — a e e ou e— me a d o i s
2 Dp r n o Api hmir X nU i rt o eho g ) . ea m t f p ldC s yo i nv syf Tcnl y t e e e t f 口 e i o
A s at h r ro n M ) n A ) n O ‘ : ( 0一 =6 2 1 : a ape r a e o — bt c: e o tn f ( g : ( 1 : ( H ) nc j) : : 6 1 s phd o e r t l r T pp i o o w tp p eh su
nl al o—s e DH w e e e su id T e p a e tp g a h , a t l i d c mp st n o e p o u t e h r ce - i dL z o p d rw r td e . h h ,o r p y p ri e sz a o o i o ft r d c r c a a tr s o c en i h we ie y XR , M , R d ee n ay a ay i n tu ns E p r na e u t id c td t a h ov n p a e n z b D TE d I a l me t r n lss i sr me t . x e me tl r s l n iae t t e s le t r lc me t n i s h e

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。

层状双氢氧化物所构成的形貌

层状双氢氧化物的形貌1. 引言层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)是一类具有特殊结构和性质的无机材料。

它们由两种阳离子组成的层状结构,在水中呈现出一定程度的可逆性。

层状双氢氧化物在材料科学、催化剂、电化学、环境保护等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍层状双氢氧化物的形貌及其相关特性。

2. 层状双氢氧化物的结构层状双氢氧化物由两种阳离子(Mg2+、Al3+等)和一个或多个阴离子(OH-、CO32-等)组成。

它们以一种六角密排的结构堆积而成,形成类似于石墨烯的层状结构。

每个阳离子与六个阴离子相连,每个阴离子与三个阳离子相连,从而形成了稳定的层状结构。

3. 层状双氢氧化物的形貌3.1 典型形貌层状双氢氧化物的形貌多样,常见的有片状、纤维状、管状、球状等形态。

其中,片状是最常见的形貌之一。

片状层状双氢氧化物具有平整的表面和较大的比表面积,有利于吸附和催化反应。

纤维状层状双氢氧化物则具有高度的柔韧性和延展性,可用于制备纳米复合材料和柔性电子器件。

管状层状双氢氧化物则具有孔道结构,可用于分离和储存分子。

3.2 形貌调控通过控制合成条件和添加外源剂等手段,可以实现对层状双氢氧化物形貌的调控。

在合成过程中添加有机酸或界面活性剂可以改变反应速率和晶体生长方向,从而得到不同形貌的层状双氢氧化物。

调控合成温度、pH值等参数也可以对层状双氢氧化物的形貌产生影响。

4. 层状双氢氧化物的特性4.1 高比表面积层状双氢氧化物具有较大的比表面积,这是由于其层状结构具有很多的孔隙和缺陷。

高比表面积使得层状双氢氧化物具有良好的吸附性能和催化活性,可用于水处理、废气处理、催化剂等领域。

4.2 可控的离子交换性能层状双氢氧化物中的阳离子可以被其他离子置换,从而改变其结构和性质。

通过选择不同的阳离子和阴离子,可以实现对层状双氢氧化物的离子交换性能进行调控,从而拓展其应用范围。

4.3 良好的稳定性层状双氢氧化物具有良好的化学稳定性和热稳定性,在一定条件下可以长时间保持其结构和性质不变。

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层状双金属氢氧化物结构
层状双金属氢氧化物结构是一种特殊的化学结构,具有独特的物
理和化学性质。

它是由两种不同的金属氢氧化物层交错堆叠而成的,
具有层状结构,其中每层都是由一种金属离子和水分子以及氢氧根离
子组成的。

这种结构可以用来催化水分解制氢,拥有潜在的应用前景。

首先,层状双金属氢氧化物结构的制备方法相对比较简单,并且
可以通过不同的合成路线进行控制。

一般来说,它可以通过化学还原法、水热法和共沉淀法等方法进行合成和制备。

这些合成方法中,共
沉淀法是最成熟的方法之一,它可以得到较高纯度的层状双金属氢氧
化物结构。

其次,层状双金属氢氧化物结构的物理和化学性质也是研究的重
点之一。

从物理方面来看,它的层状结构使得结构中存在着较多的孔
隙和毛细孔道,具有较大的表面积和较好的可透性。

这些有利于它在
催化反应中发挥作用。

从化学方面来看,金属氢氧化物层之间存在着
适当的空间和电荷极性差异,它们可以提供一定的催化活性位点和物
质吸附能力,并且还可以进一步调控某些特定催化反应的反应路径和
反应速率。

最后,层状双金属氢氧化物结构的应用前景非常广泛。

它可以用
于催化水分解,这是一种最为常见的利用可再生能源制取氢气的方法。

在催化剂中加入一定量的层状双金属氢氧化物结构,可以增加反应效
率和反应速率,从而提高水解产氢的效率。

除此之外,还可以将其应
用于催化剂载体、药物递送、吸附材料等领域。

综上所述,层状双金属氢氧化物结构是一种非常有趣和有用的化
学结构。

人们对它的研究和应用已经日渐深入,未来还有很大的发展
和潜力。

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