层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略

层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类阴离子交换能力强、可调性好、热稳定性高、活性位点丰富的纳米吸附材料,在水中污染物的吸附去除方面呈现出巨大潜力。然而,官能团和结构组分的缺陷严重限制了原始LDHs的吸附性能和应用范围。利用不同改性策略对LDHs进行功能化处理,能显著增强LDHs的污染物吸附容量、选择性、稳定性、可回收性以及适用范围。该文从LDHs吸附水中污染物性能的优化出发,重点综述了当前常用的插层、表面修饰、煅烧、复合组装、包埋、制膜等LDHs功能化改性策略,总结了其与水中各种污染物（无机非金属阴离子、重金属离子、染料以及抗生素）之间的作用机理。此外,还阐述了相应的再生手段。最后,简要提出了功能化LDHs吸附剂的优势以及后期研究可能面临的障碍,并对其广阔的应用前景进行了展望。     

层状双氢氧化物在环境修复领域中的研究进展

层状双氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）具有优良的吸附与催化性能。作为一种近年来被环境领域密切关注的新型功能材料,LDHs被广泛应用于去除环境中的各种污染物。本文基于对过去十几年的文献与报道进行了聚类数据分析,介绍了LDHs的制备与改性方法,总结了LDHs在环境领域中的应用。基于LDHs优异的性能,针对污染场景对LDHs进行功能改性,能够实现对特定污染物的去除,解决相应的环境问题。本文详细阐述了LDHs对染料废水、畜禽养殖和制药废水中的染料、抗生素等有机污染物的吸附和降解机制,并探讨了LDHs对采选冶废水中重金属的去除机制以及富营养化水体中氮、磷的治理,展望了LDHs在农田修复和二氧化碳捕集与资源化领域中的应用。本文为LDHs在环境领域中的应用作出较全面的总结,同时指出了LDHs研究目前存在的局限与挑战,为未来研究提供方向与思路。     

层状双金属氢氧化物的构筑及其处理水体中抗生素的研究进展

层状双金属氢氧化物（LDHs）作为具有结构独特、性能优良等优势的功能材料,具有层间阴离子易与周围环境进行交换、层板间高度可控且活性位点丰富等特点,因而在环境净化领域具有极大的应用潜力。本文系统梳理了LDHs的结构特点,介绍了LDHs及其复合材料的合成方法,从阴离子的种类、金属摩尔比、反应温度和时间方面,总结了不同合成工艺条件对LDHs性能的影响;综述了LDHs及其复合材料应用于去除水体中抗生素的研究进展,系统分析了LDHs性能和去除抗生素作用机制的相互关系,并重点介绍了吸附法、催化法以及膜分离法去除抗生素的作用机制;最后指出了目前已有研究中存在的问题,并对开发新型LDHs应用于去除水体中抗生素的研究前景进行了展望,提出了探明LDHs构筑过程的真实结构及构筑规律,以及构筑具备去除多种抗生素类污染物的新型LDHs,这是该领域未来研究的主要发展方向。     

层状双氢氧化物的可控合成及功能化研究进展

层状双氢氧化物（LDHs）作为一种低成本、表面带正电荷、结构与组成高度可调变并能进行插层反应的二维无机材料备受关注。目前合成出分散性良好、粒径分布范围窄以及可调结构和组成的LDHs具有一定挑战性,再加上为了满足不同应用的实际需求,需要将其他功能组分与含有复杂结构（化学修饰）的LDHs进行组装形成功能化LDHs材料,这对其结构设计和制备方法的策略提出了新的挑战。因此,本文将目光聚焦在LDHs的可控合成、表面化学修饰、功能化复合材料方面的研究上,归类总结了研究者们在设计制备功能化LDHs方面所做的贡献,分析了功能化LDHs复合材料在不同领域应用的特点和作用,提出进行创新结构设计和合成方案简易化将是今后构建功能化LDHs复合材料的研究重点。     

介孔金属有机框架材料吸附水中重金属离子研究进展

介孔金属有机框架材料（介孔MOFs）相较于传统吸附剂具有孔径大、孔隙率可调、比表面积大、官能团丰富,便于功能化改性修饰等优点,可高效地吸附水体中重金属污染物。本文介绍介孔MOFs的特性、合成策略及四种合成介孔MOFs的方法,重点分析四种方法的介孔形成机理及其所面临的问题,并将四种合成方法的优劣进行了比较。详述介孔MOFs吸附去除水中重金属离子、类重金属阴离子以及放射性金属离子的研究进展;介绍了介孔MOFs在吸附去除重金属离子方面的可重复利用性;阐述介孔MOFs吸附去除水中重金属污染物的作用机理。对介孔MOFs成本高昂、合成条件苛刻、回收利用难等问题提出了优化方向,指出提高介孔MOFs的水稳定性、易回收利用、简便绿色合成技术以及痕量去除将是未来的研究方向。     

沸石材料的改性及其对水体污染物的吸附性能

吸附法以其选择性强、操作简易、二次污染少等优势逐步成为污水处理的重要方法。天然沸石材料具有孔腔结构丰富、吸附成本低廉以及吸附性能高等优势,但存在选择吸附性差、与水相分离困难、再生成本偏高等问题。通过改性,可以为沸石吸附剂对阴离子污染物的吸附提供更多吸附活性位点。本文基于沸石材料改性制备的国内外最新研究进展,总结了不同改性材料制备复合吸附材料的研究工作,重点介绍了沸石材料改性方法及其应用,进一步回顾了改性沸石材料对水中污染物的吸附性能和影响因素。通过改性提高沸石材料的选择吸附性能及吸附后的绿色再生将是推动沸石吸附材料规模化应用发展的核心。     

金属有机骨架材料吸附去除环境污染物的进展

金属有机骨架材料(MOFs)具有超高的比表面积、较高且可调的孔隙率、结构组成多样性、开放的金属位点和化学可修饰等优点,近年来在选择性吸附领域中的应用受到人们的广泛关注。本文综述了MOFs在液相吸附去除各种环境污染物方面的应用进展,包括吸附去除水中的有机污染物、重金属离子以及吸附去除燃油中的有机含硫化合物和有机含氮化合物;讨论了不同MOFs及改性MOFs对环境污染物的吸附性能及吸附机理,指出MOFs的孔结构、开放的金属位点、静电吸附作用、π-π键合作用、氢键作用、酸碱吸附作用等是影响MOFs吸附过程的重要参数或机理,而通过对MOFs进行有目的的功能化改性可以提升MOFs对目标污染物的吸附性能;最后展望了MOFs吸附去除环境污染物今后的研究热点。     

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物（LDHs）是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

层状双金属氢氧化物(LDHs)吸附工艺对水中铬去除的试验研究

铬是现代工业生产排放过程中常见的污染物质,通常存在于水体和土壤等介质中,对人类和其他生物会造成危害。该文对层状双金属氢氧化物(LDHs)类材料去除水中铬的研究进展进行了总结。比较了不同LDHs类材料及改性后LDHs类材料去除铬的机制、影响因素及焙烧、复合等手段改性对LDH的结构及吸附性能的改变。改性后的LDHs材料的物理特性(如比表面积等)得到提升,同时吸附性能也得到改善。LDHs类材料吸附铬的主要机制为离子交换、溶解再沉淀、重构等。     

煅烧阴离子粘土对水污染物去除机理研究进展

煅烧阴离子粘土(LDO)因其比表面积大、改性空间大、具有结构记忆效应等特点而具有较好的吸附能力和光催化氧化的功能。本文主要研究了煅烧阴离子黏土的形成过程、特性及其对水污染物的去除机理研究进展。经煅烧处理后形成的LDO对水中的部分重金属离子、阴离子以及有机物等均具有较佳的吸附效果,吸附机理主要有阴离子插层、离子交换、静电引力、表面配位。在引入了具有光催化性能的阳离子或负载了二氧化钛后,LDO对水中有机物兼具吸附和持续的光催化作用。     

复合氨基改性Mg-Al LDH的制备及其CO_2吸附性能的研究

研究提出了一种层状双氢氧化物(LDHs)复合改性方法,分别以3-氨丙基三甲氧基硅烷(N1)和N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(N2)为改性剂,制备了一系列Mg-Al LDH,采用XRD、FT-IR、EA和TG等手段对制备的材料进行表征,考察氨基负载量对LDHs CO_2吸附性能的影响规律,优选出吸附性能优良的氨基改性LDHs,考察吸附温度等对其吸附性能的影响,并研究了其循环再生性能。结果表明,复合改性法克服了剥落法和阴离子表面活性剂法等常用的氨基改性方法难以进一步提高LDHs氨基负载量的不足,得到了具有较高氨基负载量的LDHs;Mg-Al LDH的CO_2吸附容量随氨基负载量的增大而增大,氨基负载量为6.20 mmol×g~(-1),在30℃、0.1 MPa纯CO_2环境下Mg-Al N2吸附容量高达2.26 mmol×g~(-1);在考察温度30~90℃,温度越高,吸附容量越小;Mg-Al N2在140℃下脱附完全,循环使用5次后,其结构与性能基本不变。     

层状双金属氢氧化物在有机污染物吸附方面的应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)因其独特的层状结构、较高的阴离子交换容量等优点,作为吸附剂在水环境污染中的治理日益受到重视,其中有关LDHs对有机污染物吸附的研究已有广泛报道。综述了LDHs及其焙烧产物层状双金属氧化物LDO去除有机物的种类以及影响吸附和离子交换过程的各项因素,包括材料的组成和结构、pH、温度、共存竞争物质等。除此之外,还进行了LDHs去除有机污染物的机理探讨。     

层状双金属氢氧化物制备及其吸附性能研究综述

层状双金属氢氧化物(LDHs)由于具有结构可调控性和较高的阴离子交换容量的特性,作为吸附剂在水环境污染的治理中日益受到重视。有关LDHs在水体处理中作为吸附剂的应用的研究已经有广泛报道。本文针对国内外相关学者的研究成果,综述了LDHs的结构特性和合成方法,及其吸附污染物的种类并展望了今后LDHs在吸附领域的研究和应用方向。     

涂料用水滑石填料的合成及其改性研究进展

水滑石类化合物（LDHs）是一种由二价与三价金属离子组成,具有层状结构,能实现离子交换,未来可用于涂料中替代含锌填料,实现高防腐性能的无机材料。采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂改性,可提高LDHs与树脂界面相容性,采用阴离子、阳离子改性,能够提升离子交换通量,产品综合性能好,满足涂层防护要求。本文对LDHs的组成、结构、制备方法、性能表征及其应用进行了综述,分析对比了LDHs合成方法的优劣,从基本防腐机理和多功能协同防护两方面阐述了LDHs对涂料防腐性能的影响,并指出了涂料用水滑石产业化的关键。     

海泡石吸附水中有害离子的研究

本文研究了海泡石改性前后对水中正、负有害离子的吸附性能。实验结果表明：改性前的海泡石对阳离子Ｐｂ（２＋）具有很好的吸附性能，而对负电性的Ｃｒ（ＶＩ）离子的吸附效率很低。用Ｆｅ（３＋）改性后的海泡石对Ｃｒ（ＶＩ）离子的吸附效率大幅度提高，可以达到吸附脱除水中Ｃｒ（ＶＩ）离子的要求；同时还表明它对Ｃｌ－也有较高的吸附效率。     

水滑石类层状化合物的生产及应用前景

水滑石类层状化合物（LDHs）是一种重要的阴离子型层状化合物。其层间阴离子具有可交换性，且晶粒尺寸通过制备工艺的可调性，在催化、环保等方面具有广泛的应用。介绍了水滑石类化合物的性能、生产方法以及应用，指出了其今后的发展前景。     

改性蒙脱石在污水处理中的应用现状及进展

综述了近年来各种改性蒙脱石对于污染物(包括重金属离子、阳离子染料、阴离子染料、疏水性有机物等)在污水处理中的应用以及研究进展。从酸改性、热改性、有机改性、无机改性和有机-无机改性几个改性方法出发,介绍了各种吸附材料的开发以及研究,并系统地分析了其吸附机理和吸附特性,最后对基于蒙脱石改性材料的进展提出展望,简要讨论了其开发前景和研究方向,以期为后续的新型蒙脱石吸附材料的开发提供参考。     

共价有机框架材料功能化策略及其对Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究进展

共价有机框架（COFs）是一类新兴的多孔晶体聚合物材料,具有出色的结构规则性、高度有序的孔径大小、固有的孔隙率、巨大的比表面积、丰富的活性官能团,使其成为吸附水体中各种污染物的理想材料。本文从COFs的拓扑结构设计和孔隙结构设计角度出发,梳理了COFs结构设计要点,而后分析了侧基功能化、官能团转换和骨架功能化等COFs功能化策略,重点阐述了含N、S、O、Fe(0)、Ag(0)等活性官能团、金属/非金属节点对COFs多孔性、水稳定性、吸附性的影响,而后介绍了COFs在去除重金属离子方面的研究进展,详细介绍了COFs对水中典型重金属离子Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能,并结合密度泛函理论阐述COFs去除水中重金属离子的作用机理。最后,总结了COFs的功能化策略及功能化COFs作为高性能吸附剂的技术优势,并分析了目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对COFs的制备与应用提供参考。     

金属-有机骨架材料用于水中痕量药物污染物的吸附脱除

由于其结构复杂、多态性和多个电离位点等特点,水中的药物污染物很难达到完全脱除。因此,寻找一种高效的吸附剂,对降低此类污染物对人体和环境的影响是至关重要的。金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有超高比表面积/孔隙率、高度化学/结构可调性以及可设计性等优点,在液相吸附分离中表现出优异的性能。本文简述了近年来MOFs材料、功能化MOFs材料以及MOFs衍生碳材料用于水中痕量抗生素和其他类药物污染物脱除的研究进展。针对特定的药物分子,通过引入特定的官能团及其他物质（如多壁碳纳米管、磁性Fe₃O₄等）可以有效提高吸附能力。此外,通过分析MOFs与药物分子之间的相互作用力,包括静电作用、氢键、π-π相互作用等,并结合本文作者课题组的研究内容,认为今后的研究重点是利用先进的理论计算方法定向筛选或设计高效吸附材料,并充分考虑动力学吸附,以实现水中痕量药物污染物的高效脱除。     

金属有机框架材料吸附分离水中铀的应用

金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有极高的比表面积和孔隙率,结构可设计调控,但在水相吸附分离方面存在水稳定和选择吸附性较差、分离困难、合成与再生成本偏高等问题。针对MOFs的缺陷,可以通过有目的的功能化改性从而提升其对目标污染物的吸附性能。本文介绍了MOFs的结构优势,分析了水稳定性的影响因素和判断手段,简述了具有代表性的高水稳定性MOFs材料的特性;根据MOFs改性方法的分类回顾了MOFs及改性MOFs在去除水相中放射性铀的应用;基于不同分析技术探讨了MOFs与铀酰离子的吸附机理;提出推动MOFs在吸附铀方面规模化应用发展的核心是合成高稳定性MOFs,通过改性提高MOFs的选择吸附性能和再生性以及深入研究吸附机理。