纳米水滑石结构表征及其对氯离子吸附性能

以天然菱镁矿为原料,采用尿素法制备纳米Mg-Zn-Al水滑石、Zn-Mg-Al-Fe水滑石,用XRD、SEM对水滑石的结构特征、晶粒尺寸进行表征,并利用水滑石的层间阴离子交换性及结构“记忆效应”,来研究焙烧态水滑石对溶液中氯离子的吸附性能.结果表明:Zn-Mg-Al水滑石的结晶度比Mg-Al水滑石、Zn-Mg-Al-Fe水滑石的高,同时Zn-Mg-Al水滑石的粒径非常均匀,尺寸在20 nm左右,为层片状结构,而且其晶体形貌呈现花瓣状结构;在Mg-Al水滑石中,随着n(Mg)∶n(Al)的增加,溶液中Cl-的去除率逐渐提高,且在n(Mg)∶n(Al) =4时去除率最大,为85.96％;当n(M2+)∶n(M3+)固定为2时,Zn-Mg-Al水滑石对Cl-的去除率要比Mg-Al水滑石对Cl-的去除率高13.25％,但Zn-Mg-Al-Fe水滑石对Cl-的去除率却比Mg-Al水滑石低32.53％.     

钙铝和铁铝水滑石的制备及其吸附水中六价铬的性能

为寻找高效吸附水中六价铬(Cr(Ⅵ))的水滑石功能材料,以水热法制备钙铝(CaAl-LDH)和铁铝水滑石(FeAlLDH) 2种吸附剂,通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜和比表面积测定仪研究其结构和性质,采用批次平衡实验比较研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:CaAl-LDH和FeAl-LDH具有水滑石的特征衍射峰和介孔结构,呈六边形片状,比表面积分别为8.746、159.5 m~2/g; 2种材料对Cr(Ⅵ)的吸附速率较快,在30 min达到平衡,且吸附过程不受溶液pH值的影响,溶液中存在的常见阴离子对Cr(Ⅵ)影响较小;吸附动力学和等温线数据分别符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线模型,CaAl-LDH和FeAl-LDH对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为34.92、51.31 g/kg。     

纳米水滑石的结构表征及其对氯离子的吸附性能

以天然菱镁矿为原料,采用尿素法制备纳米Mg-Zn-Al水滑石(LDH)、Zn-Mg-Al-Fe水滑石,采用XRD、SEM、N2吸附-脱附对水滑石的结构特征、晶粒尺寸进行表征,并利用水滑石的层间阴离子交换性及结构"记忆效应",来研究焙烧态水滑石(CLDH)对溶液中氯离子的吸附性能。结果表明:Zn-Mg-Al-LDH结晶度比Mg-Al-LDH、Zn-Mg-Al-Fe-LDH高,同时Zn-Mg-Al-LDH的粒径非常均匀,尺寸在20nm左右,为层片状结构,而且其晶体结构呈现花瓣状结构;在Mg-Al-CLDH中,随着n(Mg/Al)的增加,溶液中Cl~-的去除率逐渐提高,且在n(Mg/Al)=4时去除率最大,为85.96%;当n(M~(2+)/M~(3+))固定为2时,Zn-Mg-Al-CLDH对Cl~-的去除率要比Mg-Al-CLDH对Cl~-的去除率高13.25%,但Zn-Mg-Al-Fe-CLDH的去除率却比Mg-Al-CLDH低32.53%;焙烧态水滑石n(Zn/Mg/Al)=1∶1∶1时,有较大的比表面积837.183m~2/g,较大的孔容为0.496cc/g,其相应吸附能力也较大。     

Mg-Al水滑石的制备及对水中氟离子的吸附效果研究

通过共沉淀法制备了Mg-Al水滑石,研究了镁铝摩尔比对Mg-Al水滑石的晶格结构、微观形貌、光谱性能的影响。以NaF溶液为模拟含氟废水,测试了Mg-Al水滑石对水中氟离子的吸附量和去除率,通过吸附模型研究了相应的吸附过程和机理。结果表明,Mg-Al水滑石外观为片层状结构,片层之间相互交叉堆积,镁铝比增大时,Mg-Al水滑石的层间距增大。水滑石对氟离子的饱和吸附量和去除率随着镁铝比的增大表现出先增大后减小的趋势,在吸附80 min时吸附量接近饱和,3Mg-Al水滑石的饱和吸附量达到最大值43.16 mg/g,去除率在120 min时达到最大值90.5%,经过5次吸附再生循环使用后,3Mg-Al水滑石对氟离子的去除率降至69.4%,保持率达到76.69%,具有良好的可重复利用性能。通过对Mg-Al水滑石吸附氟离子的数据进行拟合,发现Mg-Al水滑石吸附氟离子的过程更符合准二级动力学模型,主要以化学吸附作用为主。     

改性水滑石类材料的制备及其吸附性能研究进展

水滑石和类水滑石及其插层材料统称为水滑石类材料(layered double hydroxides,LDHs)。在分析层状结构的基础上,综述改性LDHs的制备方法及其在废水处理中的吸附去除性能应用进展。制备改性LDHs主要有共沉淀法、水热及溶剂热法、离子交换法和焙烧复原法。共沉淀法工艺简单,条件易控,合成周期短;水热及溶剂热法产品粒子纯度高,晶形可控,生产成本低;离子交换法反应时间短,通过在层间容纳不同的阴离子调整LDHs性能并保持层状结构;焙烧复原法利用"记忆效应"实现LDHs重复利用;磁性LDHs具有超顺磁性,可快速回收固体吸附剂。改性LDHs的阴离子交换容量高,热稳定性良好,比表面积大,可以有效吸附去除废水中的重金属离子、有机污染物和无机阴离子。改性LDHs可广泛应用于催化、吸附、医药、阻燃、离子交换等领域。     

镁铝金属氧化物对共存Cu~(2+)/Cr(Ⅵ)的协同去除效应

以Mg Al-CO32–水滑石(LDH)焙烧产物(LDO)为重金属离子去除剂,在单一Cu2+、Cr(Ⅵ)体系和Cu2+/Cr(Ⅵ)共存体系中探究了LDO对重金属离子的去除性能,并结合对金属-LDO复合体的XRD、FT-IR和SEM表征阐明了双金属(Cr(Ⅵ)阴离子+Cu2+阳离子)在LDO上的去除机理。结果表明,Cr(Ⅵ)和Cu2+在LDO上的吸附表现为多重相互作用的协同吸附效应。除了Cu2+的"Jahn-Teller"效应和氢键协同多体效应外,Cu2+-Cr O42–-LDO体系还发生静电作用、水合作用、配位作用以及共沉淀和继沉淀作用,形成了Mg-Al-Cu三元复合体。     

焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能

本工作研究了焙烧Mg-Al水滑石(LDO)水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能。将焙烧Mg-Al水滑石材料添加到水泥浆中制备了复合水泥浆涂层,并涂覆在钢筋表面。由等温吸附实验、线性极化测试(LP)、电化学阻抗谱测试(EIS)研究了在混凝土模拟孔溶液中复合水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能;此外,采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)检测了吸附实验前后水泥浆的物相变化,探讨了焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀机理。结果表明,LDO的掺入能显著提高水泥浆体对氯离子的饱和吸附量,且随着LDO掺量的增加,复合水泥浆涂层的综合阻锈效果增强。复合LDO涂层缓释机理归因于层状结构的复原使其能有效地吸附氯离子并释放氢氧根离子,从而能有效阻止氯离子的侵蚀。     

多胺型阴离子交换纤维吸附Cr(Ⅵ)的热力学

采用自制的多胺型阴离子交换纤维,研究其对Cr(Ⅵ)的吸附特性.在研究的温度及浓度范围内,该纤维对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量及吸附速率随温度的升高而增大.吸附是一个快速吸附过程,20min内即可达到吸附平衡,且该吸附过程符合Boyd液膜扩散模式.纤维对Cr(Ⅵ)吸附的平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,且为优惠型吸附.测试了Cr(Ⅵ)在该多胺型阴离子交换纤维上的吸附焓、自由能和吸附熵,并对此吸附行为作了合理解释.结果表明,该吸附为吸热过程,升温有利于吸附的进行;多胺型阴离子交换纤维对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.     

水滑石类化合物在水处理和气体净化领域中的应用

水滑石类化合物(Layered double hydroxides, LDHs)是一种阴离子型层状纳米材料，具有良好结构稳定性、离子交换性、记忆效应及酸碱双功能等特性，作为吸附剂和催化材料广泛应用于环境治理领域。向单一LDHs晶体结构中引入客体分子以制备多功能杂化材料，不仅拓宽了晶体元素组成范畴，还可以提升晶体结构性能甚至引入新的功能，从而有效扩大其应用领域。基于此，本文首先综述了LDHs的基本结构性能特点，以及两种典型生长机理。另外，还简要介绍了水滑石类杂化材料的结构性能特点。最后，根据国内外研究现状，介绍了LDHs及其杂化材料在染料/持久性有机物降解、污水除磷、重金属吸附等水处理以及酸性气体净化等领域的应用。     

液-固体系水滑石、沸石、硅藻土对Cr(Ⅵ)吸附特性差异

采用静态吸附实验研究水滑石、沸石、硅藻土对Cr(Ⅵ)的吸附特性及其差异性;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FTIR)分析理化特性及其与吸附特性之间的关系。结果表明:水滑石和硅藻土对于Cr(Ⅵ)的等温吸附特性符合Freundlich模型,沸石符合Langmuir模型;水滑石、沸石、硅藻土的最大吸附量qm分别为8.62、12.57、6.32 mg·g~(-1),吸附动力学特性均符合伪二级动力学方程;3种吸附剂均为优惠吸附,均是自发的、吸热的、无序的;从理化特性来看,沸石具有最优吸附条件。     

一种新型功能材料——二维层状磁性锌铝水滑石的制备及表征

采用共沉淀法将磁性基质与锌铝水滑石组装制备二维层状磁性锌铝水滑石,考察了不同n(Zn2 )/n(Fe2 )比及焙烧温度对合成磁性锌铝水滑石结构的影响,并借助XRD、FT-IR、VSM、HRTEM等手段对其晶型结构、磁学性能及结晶度等进行表征,结果表明:锌铝水滑石在赋予磁性后,并没有改变其典型的层状结构,证实了将磁性基质与层状材料组装合成的可行性.     

类水滑石的制备与应用

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。     

二元金属类水滑石的合成及其作为前驱体对NOx的吸附性能研究

用共沉淀法合成了多种二元金属类水滑石化合物,对其进行了XRD、IR表征,并测试了焙烧产物对NOx的吸附性能.结果表明,合成的样品都具有典型的水滑石层状结构;二元金属类水滑石化合物MAl-HTlcs(M=Cu,Mg,Zn,Co,Ni)对NOx均具有良好的吸附性能,其中锌铝型类水滑石(摩尔比Zn/Al=3)对NOx的吸附速率及饱和吸附量最大,饱和吸附量为1851mg/g.     

片状水滑石的水热合成及表征

以MgCl2.6H2O、γ-AlOOH和尿素为原料,在n(Mg2+)∶n(Al 3+)=2的条件下,采用水热法合成了Mg-Al水滑石粉体。考察了水热合成条件如反应温度、时间、反应物浓度对产物水滑石晶体结构、结晶度和形貌的影响,并采用XRD、SEM、TEM和TG技术对其进行了表征。结果表明,在优化条件下可获得结晶度高、板层结构显著、热稳定性好、分散性好、均一、规整的六边形片状水滑石晶体。当水热温度为150℃、水热时间为12h时合成水滑石的粒径为200～400nm,片厚度约为25nm。     

纳米水滑石的制备、特性及应用

水滑石是一种层状双羟基阴离子粘土,由金属离子与6个羟基构成的八面体共边组成,是一类具有层状结构的新型无机材料,其八面体层状结构中部分M2+被M3+同晶取代而使层板带正电荷,层间充填的阴离子起平衡电荷作用.此结构决定了水滑石具有碱性、层板上阳离子可调配性、层间阴离子可交换性三大特性,可作为酯交换和氧化还原催化剂以及催化荆载体,广泛应用于吸附、离子交换、合成材料、日用化工、催化、超导以及环境保护等方面.综述了纳米水滑石的特性、制备方法及应用,为实现纳米水滑石的产业化低成本生产及应用奠定了基础.     

煅烧型锌铝水滑石光还原 Cr(Ⅵ)

采用共沉淀法合成锌铝水滑石(ZnAl-LDH)前驱体,并通过高温煅烧得到具有异质结结构的复合金属氧化物ZnO/ZnAl_2O_4(ZnAl-MMO)。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、比表面积-孔径分析仪以及紫外-可见漫反射仪(UV-Vis-DRS)对样品的结构和形貌进行表征,探讨了pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、柠檬酸(CA)浓度对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响,重点探讨了CA浓度对光催化效率的影响。结果表明,pH值对光还原Cr(Ⅵ)的影响很大,随着pH值的增大,还原率降低;在一定浓度范围内,随着CA浓度增加,Cr(Ⅵ)的光还原效率增大。CA不仅能调节溶液的酸性,大幅提升样品的紫外光催化效率,还能有效捕获空穴,进一步提升催化剂还原Cr(Ⅵ)的性能。     

吸附温度对MgAl金属氧化物微观结构和吸附Cr(VI)性能的影响

研究了MgAl水滑石(LDH)焙烧产物(LDO)对Cr(VI)的吸附性能。考察了吸附温度对LDO吸附性能的影响, 研究了吸附过程的热力学和动力学行为。结合XRD和FT-IR表征, 阐明其吸附机理。结果表明, CrO₄^2–已成功插入水滑石层间, 适当提高吸附温度有利于LDO恢复LDH晶相。在20~60℃范围内, 随吸附温度升高, LDO对Cr(VI)吸附量增大, 50~60℃时, Cr(VI)吸附量为91 mg/g。Cr(VI)的吸附平衡数据符合Langmuir模型方程, ΔG_o为负值说明吸附过程为自发过程, ΔS_o和ΔH_o为正值表明吸附为熵增的吸热过程。吸附动力学符合伪二级动力学模型, LDO 的吸附活化能为20.04 kJ/mol, 表现为扩散控制的活性化学吸附过程。     

二维层状磁性镁铝水滑石的制备与表征

采用共沉淀法将磁性基质与镁铝水滑石组装制备二维层状磁性镁铝水滑石,考察了在一定的pH值、沉淀生成温度及陈化时间下,不同n(Mg2 )/n(Al3 ),n(Fe2 )/n(Mg2 )比值及焙烧温度对合成磁性镁铝水滑石结构的影响,并借助HRTEM、XRD、VSM、TG-DSC、FT-IR等手段对其晶型结构、磁学性能及结晶度等进行表征,结果表明镁铝水滑石在赋予磁性后,并没有改变其典型的层状结构,证实了将磁性基质与层状材料组装合成的可行性.     

丙烯酸根离子柱撑Mg-Al-LDHs水滑石的合成及紫外屏蔽性能研究

以Mg-Al水滑石为前体,采用返混沉淀法进行插层组装合成丙烯酸根离子柱撑水滑石.利用红外光谱、X射线衍射、紫外分光光度法对其结构和性能进行了表征.结果表明,丙烯酸根阴离子可以插入纳米Mg-Al水滑石层间,其层间距由0.76nm增大到1.17nm,形成具有超分子结构的丙烯酸根离子柱撑水滑石,并模拟出其分子结构模型.这种新的插层结构材料可以增强其紫外吸收性能,进而使得其紫外屏蔽作用增强,从而成为一种集屏蔽和吸收双重功能的新型无机-有机复合紫外阻隔材料.     

水滑石作为润滑油(脂)添加剂的摩擦性能及其影响因素

水滑石应用于机械摩擦系统,展现出良好的减摩抗磨性能.本文系统总结水滑石作为润滑油(脂)添加剂的摩擦性能及其影响因素,重点分析制备方法、阳离子半径、二价与三价阳离子比例、层间无机阴离子种类、有机阴离子插层、结晶度等因素对水滑石减摩抗磨性能的影响规律与作用机制,明确水滑石润滑材料结构成分设计基本原则与调控方向.基于研究现状,提出应深入加强水滑石润滑材料工业实验验证、水滑石对润滑油(脂)品质影响评价、水滑石与摩擦副表面交互作用基础研究等工作.