ol.27Aug.2012 張曉梅（安徽科技大學化工學院，安徽淮南232001）摘要介紹了通過層組成調整、層間陰離子交換、薄膜沉積和剝離復合得到的層狀雙氫氧化物材料。 在酸堿催化、催化氧化等功能材料中的應用。 關鍵詞：層狀雙氫氧化物，陰離子交換，剝離復合，應用，層狀雙氫氧化物（des，簡稱LDHs）又稱類水滑石化合物，包括水滑石（）和類水滑石（-）化合物是氫氧化物具有由兩種以上金屬元素組成的水滑石層狀晶體結構。 LDHs的化學式為：[M為層間陰離子，m為層間水分子數。 陰離子間的交換性以及與其他材料特別是有機和生物材料的相容性，使得此類材料具有豐富的物理化學性質（如酸堿催化、氧化還原催化、光電化學等）并可廣泛使用作為聚合物/生物質載體。 隨著現代分析技術和測試方法的發展，LDHs的結構和性能研究不斷深入，其應用也從催化擴展到醫藥、環保等領域。

近年來，基于超分子化學和組裝的概念，LDHs的研究發展迅速，在前驅體制備、結構表征、超分子結構模型建立、插層組裝動力學和機理等方面取得了較大成果。組裝功能開發。 主要進展資助項目：國家自然科學基金項目（編號）通訊聯系方式、郵箱：LDHs的制備及基本性質實驗室制備LDHs通常采用共沉淀法和水熱法一步合成簡單陰離子類型LDHs，其中共沉淀法晶型較好，粒徑均勻； 而水熱法可以使所得材料在一定的溫度和壓力條件下純度高、分散性好、粒徑均勻、晶體生長完整。 采用陰離子交換法和焙燒回收法合成特殊陰離子LDHs，拓展LDHs的應用領域。 LDHs的基本性質 LDHs層狀結構是由兩個不同的金屬氧八面體通過公共邊連接而成，層狀結構上存在豐富的羥基），這些羥基或陰離子的性質決定了LDHs具有酸堿雙功能LDHs 夾層陰離子通過靜電或氫鍵與層壓板相互作用。 這種弱相互作用使得層間陰離子可交換，目標陰離子可以通過離子交換引入層間以獲得所需的LDHs[11]。 間陰離子由鈷鎢雜多酸陰離子和羧甲基-β-環糊精[12]交換插層LDH組成。 但離子交換和插層均對LDHs有一定的選擇性，選擇性取決于層間距離、被交換陰離子的大小和性質、插層物質的結構和性質，還取決于反應溫度和使用的LDH。 [13]Ni1-xAlNi1-xAlNi1-xAlNi1-xAl這種獨特的記憶功能允許水滑石層間交換不同的陰離子，成為“智能冶金材料”。 ，在水處理、空氣處理、催化、醫藥等領域顯示出良好的應用前景，特別是在吸附與分離領域[16] 剝離是指LDHs在一定條件下克服層間力，使層間As間距增大，層間相互作用力最終消失，層壓板被剝離，以納米片或納米體積的形式存在（圖）。在陰離子的作用下，薄片自行重組或與帶負電的納米片以一定比例混合。物質，并通過層壓板表面正負電荷的相互作用，形成一種具有雙功能特性的新型層狀化合物，其正負層壓板規則排列（圖5）[22-23] ，這些納米片還可以組裝在一些基體材料上形成薄膜材料（圖6）[24]LDHs剝離納米片逐層重構[22]LDHs薄膜在相反電荷的玻璃基板上定向結晶組裝[24] LDH LDH 的一些主要應用如圖 7 所示。

LDHs因其較大的比表面積、層間陰離子交換性以及焙燒后氧化物的堿性而可用于催化反應。 作為主要反應位點，引入一些具有酸催化性能的陰離子，可以有效提高反應的轉化率和選擇性； 層壓板的不同金屬離子組分和陰離子組成對LDHs具有良好的改性效果。 由不同金屬元素組成的層壓板組成的LDH使用酸堿催化劑。 層壓板表面豐富的活性羥基使LDHs具有堿催化能力，且煅燒后得到的均質雙金屬氧化物具有較大的比表面積并暴露出強的L型堿性位點。 具有一般固體堿反應條件溫和、易于分離、對反應設備腐蝕性低等優點，廣泛應用于生物質催化反應。 Li鄄Al鄄LDHs、Mg鄄Al鄄LDHs和Mg鄄Al鄄LDHs用作大豆油酯化催化劑，甲酯收率分別為77.6%、79.0%和83.1%[25]，而Mg鄄Al鄄LDHs菜籽油酯化反應，光催化劑轉化率達到90.5%[26]。 LDH本身一般不具有光催化活性。 通過對其進行修飾并改變其物理和化學性質，它們被賦予了光催化活性。 煅燒形成復合氧化物、氧化物插層[27-28]、層狀摻雜[29-31]等方法可以降低材料作為半導體催化劑的帶隙能，降低光生電子與空穴的復合率，提高催化劑的催化活性。 例如，塞夫特爾等人。 [32]發現以Zn-Sn-LDHs為前驅體得到了ZnO/SnO雙金屬氧化物，ZnO/SnO的緊密接觸促進了兩種半導體之間電子/空穴的轉移，提高了電荷分離效率。 表現出更強的光催化活性。

Wang等[33]采用共沉淀法制備了不同摩爾比ZnSn物種的Zn-Sn-LDHs，經焙燒后得到ZnO/SnO復合氧化物，對甲基橙的光催化降解表現出優異的光催化能力和良好的光穩定性。 34鄄36]簡單的陰離子嵌入。 Vera[37]研究了Mg-Al-LDHs的層間陰離子CO對2-甲基-3-丁基卡因-2-醇(MBOH)催化轉化為乙炔和丙酮的影響。 結果表明，LDHs-CO比LDHs-Cl活性更高； 盡管LDHs-SO聚陰離子被嵌入。 有些聚陰離子具有良好的氧化還原催化活性，這些聚陰離子可以交換到LDHs的層間以固定這些聚陰離子，從而達到將催化劑與反應體系有效分離的目的。 [38]在鎢酸鹽插層LDHs的催化下，針對H[39]研究了鎂-鋁-鈦三元LDHs為前驅體，采用MoO陰離子插層結構LDHs-MoO超分子材料，在500℃低溫焙燒后，得到的材料具有在丙烯環氧化反應中具有高催化活性選擇性。 Wei等利用鈷鎢雜多酸離子插層得到的LDHs-CoW12催化苯甲醛的氧化，轉化率達到98.8%，而相同條件[CoW1240]和MgAl-NOW-LDHs催化H氧化硫化物的機理[38] ]。 載體。 利用LDH的層狀結構，可以作為一些生物酶的載體材料。 圖9[40][41]所示的生物分子催化劑合成途徑研究了超分子結構層狀柱材料。 利用比表面積大、表面富含活性堿性基團的特點組裝青霉素?；?，可得到活性高、熱穩定性好、耐酸性好的固定化酶。

另外，利用層間陰離子交換不僅可以達到承載催化活性酶的效果，還可以凸顯酶的選擇性； 同時，也可以展示該類催化材料的可重復使用性。 加氫催化劑載體。 弗蘭科夫等人。 [42]通過在Mg-Al-LDHs中嵌入Pd前驅體、PdAl共沉淀以及Mg-Al-LDHs表面的Pd溶膠負載，獲得了0.2%和3%的Pd前驅體。 通過焙燒、H還原等步驟得到具有催化活性的Pd催化劑，并將其應用于2-丁炔-1,4-二醇的催化加氫反應。 結果表明，插層后煅燒還原的Pd催化劑具有良好的催化活性和選擇性，復合金屬氧化物的表面堿性及其與Pt的強相互作用有利于催化反應。 。 LDHs因其層間陰離子交換性和較大的比表面積，可以有效吸附去除水中的F陰離子和聚陰離子，其煅燒產物對有機污染物也具有非常好的吸附性能[43] Iorio等。 [44]通過對LDHs-CO-LP（LP，低聚物）和LDHs-CO-HP（HP，高聚物）進行改性，對污水中的As(V)、Zn等元素具有良好的吸附作用。 性能和環境適應性好。 波茲尼亞克等人。 Wang等[45]利用LDHs的陰離子交換性對喹啉和2-巰基苯并噻唑進行負載修飾，產物具有良好的抗疏水性能（表面與水的接觸角大于150°）。 無腐蝕作用，比禁用的傳統鉻酸鹽處理材料表面防腐更環保。

由于LDHs可以釋放抑制性陰離子，因此在多功能環保結構和納米級自修復涂層方面具有潛在的應用前景。 LDHs因熱分解釋放阻燃氣體CO，可隔離氧氣，降低材料表面溫度，同時在材料表面形成凝聚相，可阻止燃燒面的擴大。 LDHs熱分解后，在材料內部可形成高度分散、比表面積大的納米固體堿，對燃燒產生的酸性氣體有很強的吸附作用，從而起到優異的抑煙效果。 鄒等人。 [46]研究表明，CO吸附能力越大，阻燃效果越好，層間陰離子半徑越大，負電荷越高，含水率越低。 殺菌劑在生產和生活中發揮著重要作用。 然而，殺菌劑的廣泛使用因其在水和土壤中的殘留而造成了嚴重的環境問題。 如何在保證殺菌效果的同時，盡可能減少殺菌劑的用量，成為亟待解決的問題。 文獻[47]的研究表明，殺菌劑與鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物結合制備的新材料是一種有效的