纳米水滑石材料的制备及应用研究进展

水滑石和与其相关的类水滑石化合物是一种新型的无机材料,通常都具有层状结构,通过调节水滑石的组成和结构可以制备不同纳米功能材料。本文对纳米水滑石和类水滑石材料结构上的特征、制备方法以及应用进行了综述,并结合自己的研究,对未来的发展方向进行了总结。     

硝酸盐溶液浓度对镁铝水滑石结构记忆效应的影响

用共沉淀法制备了镁铝水滑石,并进行XRD、N₂吸附-脱附、TG-DTA和FT-IR等表征。结果表明,制备的镁铝水滑石呈六方晶型,比表面积为121 m²·g^-1。研究了硝酸盐溶液浓度对水滑石结构记忆性的影响,发现400 ℃焙烧5 h的镁铝水滑石在硝酸铜和硝酸铁溶液中浸泡可以恢复水滑石结构,溶液浓度越低越容易恢复,同时NO₃^-插入水滑石的层间可以形成一种新型应用功能材料。     

水滑石类材料在重金属废水治理中的应用进展

总结了水滑石类材料对重金属离子吸附机理主要为离子交换作用、记忆效应、螯合作用和表面吸附;重点介绍了国外关于未焙烧水滑石、焙烧态水滑石以及插层水滑石在重金属废水治理中的最新研究应用进展;指出利用构成水滑石层板及插入层间的离子种类和数量的可调控性,可制备一系列具有特殊性能的水滑石类材料,将极大拓宽水滑石材料在吸附领域的应用范围;同时水滑石类材料合成简单、易于分离、成本低廉及可重复利用,显示了其在重金属废水处理中的良好应用前景.     

改性镁铝水滑石对污水中磷酸盐的吸附性能研究

使用浸渍法制备了金属氧化物负载的镁铝水滑石,采用X射线衍射光谱(XRD)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对水滑石及焙烧水滑石进行了表征。以模拟污水中的磷酸盐为污染物,对焙烧水滑石以及焙烧改性水滑石的磷酸盐吸附性能进行了评价。结果表明,负载金属氧化物可以促进镁铝水滑石对磷酸盐的吸附,其中焙烧温度是一个重要的影响因素。     

EDTA柱撑MgAl水滑石对水中Cd~(2+)的吸附

采用共沉淀法合成了MgAl-CO_3水滑石,以其为前体,采用离子交换法制备MgAl-EDTA柱撑水滑石,对水滑石前体及柱撑水滑石进行了XRD和IR表征。以水滑石前体及柱撑水滑石为吸附剂,对模拟废水中的Cd~(2+)进行吸附实验,考察温度、pH、吸附剂加入量、吸附时间对吸附过程和吸附效率的影响。结果表明,柱撑水滑石对Cd~(2+)的吸附效果显著优于水滑石前体,柱撑水滑石吸附Cd~(2+)的最佳条件为:温度为40℃,pH为6.0,吸附时间为150 min,柱撑水滑石加入量为1.5 g/L。     

水滑石及其焙烧产物对水中苯甲酸根的吸附研究

为了脱除水中的苯甲酸根,以苯甲酸作为吸附质,研究了水滑石及其焙烧产物的吸附作用。考察了吸附剂的镁铝摩尔比、初始pH值、苯甲酸浓度、吸附剂添加量、吸附时间和温度对吸附效果的影响,并对比考察水滑石和焙烧水滑石对苯甲酸的吸附。结果表明,水滑石及其焙烧产物对苯甲酸的最优吸附条件均为酸性环境下,镁铝摩尔比3∶1,吸附质浓度220 mg/L,吸附剂的量0.06 g;水滑石吸附时间20 h,吸附温度为60℃时,对苯甲酸的去除效果最好;而焙烧水滑石在室温下吸附苯甲酸8 h达到最高去除率;在同样条件下,水滑石焙烧产物比水滑石对苯甲酸的吸附大得多。     

焙烧水滑石表面酸碱性质及其吸附性研究

采用尿素法制备了锌-铝水滑石,并通过高温煅烧得到了焙烧水滑石。通过表面酸碱滴定实验进行了材料表面性质研究,并进行了吸附抗生素实验。结果表明,由于焙烧水滑石良好的质子化和脱质子化能力,从而与抗生素表面形成羟基,从而达到很好的吸附效果。     

水滑石材料在吸附方面的应用

本文论述了水滑石类化合物的结构组成、性质,详细阐述了水滑石类化合物作为吸附剂的吸附原理与吸附性能。在环境污染日益严重的今天,水滑石类化合物必将有着广泛的应用前景。     

环氧树脂/水滑石纳米复合材料的研究进展

介绍了水滑石的结构、性能、制备方法及环氧树脂/水滑石纳米复合材料的制备方法;指出与环氧复合材料相比,环氧树脂/水滑石纳米复合材料具有良好的阻燃性能和抑烟效果,应用前景广阔.     

镍铝类水滑石在乙酸介质下催化氧化苯甲醛合成苯甲酸

水滑石类材料包括水滑石和类水滑石，已成为一种在催化、吸附分离和离子交换等方面具有很大应用潜力的新型无机材料。将NiAl-HTLes应用于乙酸作为溶剂下苯甲醛液相空气氧化合成苯甲酸的反应当中，研究反应条件对催化活性及选择性的影响。     

均匀共沉淀法合成磁性水滑石的结构、性能及应用

采用均匀共沉淀法制备了CoFe_2O_4含量不同的一组磁性水滑石(MgAl-LDHs-CoFe_2O_4),研究了MgAl-LDHsCoFe_2O_4晶体结构、微观形貌、磁性能、热稳定性及其对溶液中磷元素的吸收情况。X-射线衍射(XRD)图谱表明少量CoFe_2O_4的加入没有影响水滑石的结晶性能,磁性水滑石具有典型的水滑石特征峰,同时含有CoFe_2O_4特征峰;扫描电镜(SEM)图片显示采用均匀共沉淀法制备磁性水滑石是片层状结构,磁性基质CoFe_2O_4均匀地吸附在水滑石片层表面;磁性水滑石样品经振动样品磁强计(VSM)测试结果发现磁性水滑石具有铁磁性,样品的比饱和磁化强度随着其中含量增加而增加;差热分析(TG-DTA)结果表明磁性水滑石的热分解特性与纯的水滑石热分解特性相似,磁性基质的引入没有改变水滑石热分解的特征;研究样品对溶液中磷离子吸附率,发现0.15 g 2#样品(Co~(2+)与Mg~(2+)摩尔比分别为1∶50)吸附时间为10～20 min时吸附效果最好。     

水滑石复合水泥基材料氯离子吸附能力的研究进展

以氯离子为诱导的钢筋锈蚀是造成混凝土耐久性问题的主要原因,其本质是氯离子通过材料基体的多孔结构在水泥基材料中扩散,并逐步迁移到钢筋表面,发生不利的物理化学反应。水滑石即层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种新型延缓钢筋锈蚀的外掺材料,具有独特的层状结构和离子交换性质,可在特定的介质溶液中将客体阴离子与层间阳离子进行交换,达到吸附氯离子、延长混凝土结构服役寿命的目的。本文介绍了水滑石的结构性质、制备方法及氯离子吸附机理,总结了不同类型水滑石的氯离子吸附能力及相关研究成果。研究结果表明：水滑石复合水泥基材料的氯离子吸附性能受LDHs材料制备工艺、水泥基材料中孔隙液pH值及氯离子浓度影响,高温焙烧处理的水滑石对氯离子吸附效果更好;当LDHs掺量控制在1%～3%(质量分数)时,有利于改善水泥基材料的抗氯离子渗透性能。     

地下饮用水中氯化物去除技术研究

采用共沉淀法制备Mg-Al水滑石吸附剂,考察了水滑石对饮用水中氯化物的吸附性能,研究了吸附温度、溶液pH值、吸附剂投加量、吸附时间对吸附量的影响。结果表明,水滑石因具有独特的结构,具有良好的吸附和离子交换性能,能有效去除地下饮用水中的氯化物,具有可再生特点,操作方法简单、成本较低、易于推广。     

有机改性水滑石对染料废水的吸附处理研究

采用十六烷基三甲基溴化铵改性制得有机改性水滑石,并用XRD和红外光谱进行表征。考察了有机改性水滑石对染料废水的吸附能力及相关影响因素。结果表明,水滑石改性后对染料吸附能力提高,染料去除率随改性水滑石投加量的增加而提高,随染料初始浓度的增大而降低,温度太高不利于染料的吸附,p H对染料废水的处理效果影响不大。改性水滑石对染料的吸附可用Langmuir等温吸附方程拟合,二级吸附模型能很好地描述改性水滑石对染料的吸附行为。表征结果表明十六烷基三甲基溴化铵进入到水滑石层间,但水滑石结构并没有发生大的变化。     

对苯乙烯磺酸钠修饰水滑石/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究

利用共沉淀法合成了硝酸根型水滑石(NO3-HT),将其与对苯乙烯磺酸钠(SSS)进行离子交换,制备对苯乙烯磺酸钠修饰的水滑石(SSS-HT)。用红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)对水滑石的结构和性能进行了表征。结果表明,经对苯乙烯磺酸钠修饰后的水滑石层间距由硝酸根型水滑石的0.8 nm扩大到了1.88 nm,对苯乙烯磺酸钠型水滑石的热稳定性有所提高。将其与丁腈橡胶(NBR)混炼,制备水滑石/橡胶复合材料。用红外光谱、硫化仪及热重分析对其结构与性能进行了研究。实验结果表明,随着水滑石含量的增加,NBR/水滑石复合材料的焦烧时间和正硫化时间逐渐缩短且经过有机修饰的水滑石变化幅度更大,同时水滑石的加入也提高了橡胶的热稳定性。     

水滑石的特性、应用及表征

水滑石（LDHs）由金属离子与六个羟基构成的八面体共边组成,是一类具有双羟基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可广泛的应用于吸附、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。本文对纳米水滑石的特性、应用及表征做一综述,为实现纳米水滑石的产业化低成本生产及应用奠定基础。     

可再生循环使用的酸性废水处理剂及其制备

正一、项目简介本项目涉及一种可再生循环使用的工业酸性废水处理剂及其制备方法,该酸性废水处理剂是以镁铝水滑石为前体经焙烧得到的镁铝复合金属氧化物,利用水滑石材料的结构记忆效应达到处理酸性废水的目的。本发明制备工艺简单,处理酸性废水效果好,并且处理剂使用后经过焙烧可多次再生重复使用。解决了现有技术中工艺复杂、处理剂用量大及不能重复使用等问题。     

对苯乙烯磺酸钠修饰水滑石／丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究

利用共沉淀法合成了硝酸根型水滑石（NO3-HT）,将其与对苯乙烯磺酸钠（SSS）进行离子交换,制备对苯乙烯磺酸钠修饰的水滑石（SSS—HT）。用红外光谱（IR）、X-射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）对水滑石的结构和性能进行了表征。结果表明,经对苯乙烯磺酸钠修饰后的水滑石层间距由硝酸根型水滑石的0．8nm扩大到了1．88nm．对苯乙烯磺酸钠型水滑石的热稳定性有所提高。将其与丁苯橡胶（SBR）混炼。制备水滑石／橡胶复合材料。用红外光谱、硫化仪、力学性能测试仪及热重分析对其结构与性能进行了研究。实验结果表明,随着水滑石含量的增加,SBR／水滑石复合材料的焦烧时间和正硫化时间逐渐缩短且经过有机修饰的水滑石变化幅度更大,同时水滑石的加入也提高了橡胶的热稳定性和力学性能。     

松香酸根插层剥离型纳米水滑石材料的制备与表征

采用共沉淀法制备了松香酸根插层剥离型纳米水滑石。借助红外光谱、X射线衍射、热分析和高分辨透射电镜等对其进行了表征。结果表明,随着松香酸根插入镁铝水滑石层间,水滑石层间距逐渐增大,最终克服水滑石层板间作用力而将其剥离,形成了剥离型纳米水滑石材料。该材料的热稳定性也得到显著提高,具有潜在的应用价值。     

磁性催化剂材料——CoMgAl水滑石的合成及表征

将磁性基质与钴镁铝类水滑石组装制备磁性钴镁铝水滑石。研究了磁性基质含量、焙烧温度对水滑石磁学性能及结构的影响。并借助XRD,VSM等手段对其进行了表征。实验结果表明：磁性基质的引入赋予了钴镁铝水滑石以超顺磁性,XRD图谱显示磁性基质含量在一定范围内不会破坏水滑石的层状结构。