水滑石

水滑石的制备及应用研究

摘要：水滑石及类水滑石化合物具有特殊的层状结构及物理化学性质，具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，在吸附、催化领域中占有重要位置。综述了水滑石的结构、合成方法和应用。

自然界存在的水滑石是镁、铝的羟基碳酸化物，后来人们合成了各种类型的类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds，简称HTLcs)，是水滑石中的Mg2+，Al3+，被其他同价离子同晶取代后的化合物，它在结构上与水滑石相同。由于HTLcs具有离子交换性，又具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，近年来越来越受人们重视。

近年来，对于层状双金属氢氧化物(Layerdouble hydroxides简称LDHs)的研究已成为材料科学领域的热点，水滑石及类水滑石化合物因具有特殊的层状结构及物理化学性质，在吸附、催化领域中占有重要位置，对它研究也越来越多。

1 结构

水滑石分子组成是Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，它是一种阴离子型层状化合物。水滑石中的Mg2+、A13+被M2+、M3+同晶取代得到结构相似的一类化合物，称为类水滑石，分子通式：M2+1-XM3+X(OH)2(An-)X/n·yH2O，其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等；M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+等；An-为在碱性溶液中可稳定存在的阴离子，如：C032—、NO3—、Cl—、

OH—、S042—等；x=0.2～0.33，y=0～6。不同的M2+和M3+，不同的填隙阴离子A—，便可形成不同的类水滑石。其结构非常类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱形成单元层，位于层上Mg2+、Al3+、OH—层带有正电荷。层间有的Mg2+可在一定范围内被A13+同晶取代，使交换的阴离子CO32-与层板上的正电荷平衡，使得这一结构呈电中性。此外，在氢氧化物层中同时存在着一些水分子，这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。下图描述了水滑石的典型结构。

水滑石之所以能在催化领域被广泛应用，是因其特殊的结构赋予其许多特性：

(1)特殊的层状结构。晶体场严重不对称，阳离子在层板上的晶格中，阴离子不在晶格中，而在晶格外的层间。

(2)碱性。HTLcs的碱性与层板上阳离子M的性质、MO键的性质都有关系。

(3)酸性。HTLcs的酸性不仅与层板上金属离子的酸性有关，而且还与层间阴离子有关。

(4)稳定性。HTLcs经焙烧所得的复合金属氧化物仍是一类重要的催化剂和载体。以水滑石为例，其热分解过程包括脱结晶水、层板羟基缩水并脱除 CO2和新相生成等步骤。在低于220℃时，仅失去结晶水，而其层状结构没有被破坏；当加热到250～450℃时，层板羟基缩水并脱除CO2；在450—550℃区间，可形成比较稳定的双金属氧化物，组成是Mg3A1O4(OH)，简写为LDO。LDO在一定的湿度(或水)和CO2(或碳酸盐)条件下，可以，恢复形成LDH，即所谓的“记忆功能”。LDO一般具有较高的比表面积(约200～300m2／g)、三

种强度不同的碱性中心和不同的酸性中心，其结构中碱中心充分暴露，使其具有比LDH更强的碱性。当加热温度超过600℃时，尖晶石MgAl2O4和MgO形成，金属氧化物的混合物开始烧结，从而使表面积大大降低，孔体积减小，碱性减弱。

2 制备方法

关于HTLcs的合成方法很多。诸如盐一氧化物合成法；盐一碱制备法 ( 其中包括变化pH 值共沉淀法和恒定pH值沉淀法，而恒定pH值沉淀法根据沉淀方式不同衍生出低过饱和沉淀法和高过饱和沉淀法)；还有诱导水解法与热处理HTLcs的重新水合法，离子交换法，电化学沉淀等。

2．1 盐一氧化物合成法

本方法是由Boehn等人于1977年制备[Zn—Cr—C1]型HTLcs时提出的。其制备过程是，将氧化锌悬浮液与过量的氯化铬水溶液在室温反应数天，得到组成为Zn2Cr(OH)6Cl·2H 2O 的产物。用此方法制备HTLcs是一种简单的固—液反应。对于[Zn—Cr—C1]体系经XRD定量分析及化学分析表明，只能合成n(Zn)／n(Cr)=2的HTLcs，通过降低ZnO悬浮液的含量(质量分数2％～5％)和CrCl3的加入速度或者延长陈化时间，可在一定程度上改善合成HTLcs 的结晶度，但是其他不同n(Zn)／n(Cr)比的HTLcs均不能得到。由这一方法制备的不是单一晶相[Zn—Cr—C1]，同时伴有ZnO固体存在。

将AlCl3溶液加入ZnO的悬浮液，可得到一系列n(Zn)／n(Al)比值不同的[Zn__A1__C1]的HTLcs。类似的方法也可应用于[Cu-Cr-Cl]体系。除以上提及的金属外，到目前为止，其他金属离子的HTLcs均不能用此方法合成，如[Zn__Fe__C1]，[Cu__A1__Cl],[Cu-Fe-Cl],[Mg—Cr—C1]，这可能是由于N3+与MO水解产物反应多变性的缘故。此外，由于NiO和CoO的反应活性较差，所以对Ni2+，Co2+的有关HTLcs均不能用此方法合成。

2，2 盐一碱制备法

实际上，HTLcs的首次合成是通过混合金属盐溶液与碱金属氢氧化物的反应而得到的，即盐一碱，这种方法有时也称共沉淀法。它可适用于两种或两种以上二价、三价金属离子的共沉淀，以制备一系列不同金属的HTLcs。从理论上讲，这种方法具有以下优点：

(1)几乎所有的M2+和M3+都可由此方法共沉淀制备相应的HTLcs，应用范围较广；

(2)对于确定的M2+和M3+，调整共沉淀的M2+和M3+的原料比，可制备一系列n(M2+)／n(M3+)比值不同的HTLcs，所以产物很多；

(3)可通过选择合成原料的品种(NO3—-，Cl—， CO32—，C104—，SO42—等)，使不同阴离子存在于层间，得到金属离子相同而阴离子不同的HTLcs，如 [Zn-A1-C1]和[Zn-Al-N03]

值得一提的是该方法的影响因素很多，如共沉淀的方式、试剂的性质及浓度、沉淀的温度、陈化的时间、体系的pH值等，但最关键的因素是pH值，因OH—的存在直接参与反应形成HTLcs。而共沉淀法是最多被用来合成各种类型的阴离子粘土，它所制得的母体结构均一，两种或多种元素紧密结合在一起，具有良好的协合效应。

2．3 诱导水解法

实际上，这种方法是将三价金属的氢氧化物的悬浮液添加到二价金属的盐溶液，同时滴加溶液以保持一定的pH值。此过程也被称为盐一碱法。

2．4 热处理的重新水合法

在一定条件下热处理HTLcs后，其产物重新吸收各种阴离子或简单置于空气中能恢复原来的层状结构，得到新的HTLcs。用此方法，可以合成含不同类型阴离子(如有机、无机、杂多阴离子等)的HTLcs。

3 应用

3．1 催化方面的应用

因LDH、LDO具有独特的结构特性，从而可以作为碱性催化剂、氧化还原催化剂以及催化剂载体。如：它可以作为加氢、重整、裂解、缩聚、聚合等反应的催化剂；Suzuki和Reichle 分别报道了用水滑石及不同阴离子取代的水滑石作2—羟基丁醛缩聚反应的催化剂，以及用含稀土La水滑石催化合成邻苯二甲酸二戊酯等。LDHs作为多相碱性催化剂，在许多反应中正在取代NaOH、KOH等传统碱性催化剂。

由于同多和杂多阴离子柱撑水滑石具有独特的性能，如具有可调变的孔道结构及较强的择形催化和酸碱性能而倍受人们的重视。文献报道比较多的主要是采用二元、三元同多或杂多酸阴离子做柱撑剂，用它们考察过的催化反应有加氢、重整、裂解、缩聚、费一托合成制低碳醇、酯化、催化氧化等。

LDO具有碱性和催化氧化还原性能，可以作为催化氧化还原吸附剂，吸附SOx，在环保方面有较高的应用价值。美国INTERCAT公司已生产出以水滑石为主要成分的吸附剂SOXGETTER，环保上用于SOx的吸附。

3．2 医药方面的应用

水滑石类化合物可以作为治疗胃病如胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡等常见疾病。上述胃病一般是由于胃酸过多并积累，胃长期处于酸性环境之中而导致的慢性病，其治疗方法主要是通过采用碱性的药物，通过中和反应调节胃液pH值，适当抑制胃蛋白酶的活性，使胃组织功能恢复正常。采用水滑石，其缓冲范围是pH值=3～5，能够有效地抑制胃蛋白酶的活性，药效显著且持久，它作为抗酸药，在迅速取代第一代氢氧化铝类传统抗酸药。研究证明，通过改进水滑石的阴离子组成，得到一些含磷酸盐阴离子的类水滑石，它们作为抗酸药，将继

承传统抗酸药的优点，并且可以避免导致软骨病和缺磷综合症等副作用的发生。

3．3 离子交换和吸附方面的应用

LDHs可以作为阴离子交换剂使用。LDHs的阴离子交换能力与其层间的阴离子种类有关，阴离子交换能力顺序是CO32—>SO42-->HPO42—>F—>Cl—>B(OH)4—>NO3—·。高价阴离子易于交换进入LDH层间，低价阴离子易于被交换出来。LDHs由于具有较大的内表面积，容易接受客体分子，可被用来作为吸附剂。目前，在印染、造纸、电镀和核废水处理等方面已有使用LDH、LDO作为离子交换剂或吸附剂的研究报道。如用LDH通过离子交换法去除溶液中某些金属离子的络合阴离子，如Ni(CN)42—、CrO42—等；用Li和A1与直链酸构成的LDH 可以作为疏水性化合物的吸附剂；利用LDH的选择性以及异构体不同的插入能力来分离异构体；LDH、LDO作为一种具有很大潜力的酚类吸附剂，可以从废水中吸附三氯苯酚(TCP)、三硝基苯酚(TNP)等。

LDHs的离子交换性能与阴离子交换树脂相似，但其离子交换容量相对较大(如水滑石，3·33meq／g)、耐高温(300℃)、耐辐射、不老化、密度大体积小，上述特点尤其适合于核动力装置上放射性废水的处理。如在核废水中放射性I—离子的处理可以用LDH。LDO对于金属离子具有较强的吸附能力。如核废水中的Co2+离子，可以使用LDO处理，它不仅吸附Co阳离子还同时吸附溶液中的阴离子，如SO42—等，它可以在较高的温度下(500℃)进行，与离子交换树脂相比具有不可比拟的优势。

3．4 在功能高分子材料及其添加剂方面的应用

(1)多功能红外吸收材料。LDHs的化学组成决定其对红外具有显著的吸收效果，而J2LDH 的层间、可插入其他对红外有吸收作用的有机分子，如此制得的层柱材料对红外的吸收范围可根据需要进行设计和调整。目前将其用于农业棚膜，大幅度提高了保温效果，同时LDHs 组成和结构上的特点使其兼备抗老化性能、改善力学性能、提高阻隔性能、抗静

电性能、防尘性能等。

(2)紫外吸收和阻隔材料。LDHs经煅烧后表现出优异的紫外吸收和散射效果，利用表面反应还可进一步强化其紫外吸收能力，使之兼备物理和化学两种作用。大量实践证明，以其作为光稳定剂，效果明显优于传统材料，可广泛应用于塑料、橡胶、纤维、化妆品、涂料、油漆等领域。

(3)新型杀菌材料。因LDHs特殊的化学组成，其对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用，用于塑料、农膜可防止表面螯生物的形成，用于建筑涂料可避免生成霉菌。LDHs 类杀菌材料与ZnO、TiO2、Fe2O3及其复合氧化物以及含银盐的杀菌材料相比具有如下优点：①有效杀菌成分高度分散，杀菌效率高；②在合成材料中分散性好，力学性能优

异；③LDHs密度低，透光率高；④耐光和耐候性能好，不易脱色。

(4)新型阻燃材料。LDHs的结构中含有相当量的结构水，控制合成条件可使层间具有碳酸根，而且还可在层间引入自由基捕获剂。大量实验证明，其具有优异的阻燃性能，且无毒，可广

泛用于合成材料、涂料、油漆等。阻燃机理是其可分解出CO2和水，并可以降低温度以利于灭火。

(5)新型PVC稳定剂。LDHs或LDO都可以捕捉HCl，从而可以做稳定剂。稳定机理如下：

LDHs十HCl→LDHs—Cl+C02↑

LDO+HCl→LDHs-C1

LDHs与传统稳定剂如硬脂酸钙相比具有如下优点：①对HCl的捕捉容量大，是硬脂酸钙的4倍；②可以避免塑料的黄化变色，与B．H．T．等稳定剂配伍性好；③避免了硬脂酸的危害，无腐蚀、无酸气、不外逸；④大大降低了水的携带量；⑤可以显著提高塑料的耐候性和耐热性；⑥它可以与聚合反应中的Ziegler-Natta催化剂的残余物质中可产生酸性腐蚀的部分反应，从而降低其腐蚀。

LDHs及LDO在功能高分子材料方面的应用使阴离子型层柱材料的应用领域得以极大地拓展，使其应用不仅仅局限于传统的催化、吸附、离子交换等方面，是应用上质的飞跃。

3．5 在电工行业中的应用

一般含卤阻燃材料发生火灾释放出大量烟雾和有毒、有腐蚀性气体，对人员和精密仪器带来极大损害，即二次灾难。低烟无卤阻燃材料可以避免含卤阻燃材料燃烧时所带来的二次灾难，是阻燃材料的主要发展趋势。

目前，电工行业主要使用的无卤阻燃填料是粒状氢氧化铝和氢氧化镁，具有如下特点：同时起阻燃和填充作用；燃烧时不产生有毒气体和腐蚀气体，具有抑烟功能，本身也无毒、不挥发、廉价。氢氧化铝的起始分解温度段较低(约200℃左右)，氢氧化镁的起始分解温度段较高(约320℃左右)。在抑制材料温度上升，降低材料表面放热量，提高材料自燃温度(高填充时)，延长引燃时间方面，氢氧化铝的作用效果优于氢氧化镁；而在提高材料自燃温度

(低填充时)，提高氧指数，促进炭化效果方面，氢氧化镁则优于氢氧化铝。镁铝水滑石起始分解温度段既有低温段又有高温段，拓宽了阻燃温度范围，具有阻燃、消烟、填充三种功能，兼具了氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂的优点，克服了它们各自的不足，是高效、无毒、低烟的无卤阻燃剂新品种。

3．6 在造纸方面的应用

氢氧化镁铝为一种混合金属氢氧化物，是最常见的一类水滑石。王松林等利用氯化镁和氯化铝混合物与稀碱液的共沉淀反应，合成了带正电荷的氢氧化镁铝胶体，并研究了其组成的微粒助留体系对纸料留着的效果和影响因素。氢氧化镁铝胶体可以与阴离子聚丙烯酰胺组成新型的阳离子微粒助留体系，其助留效果显著，可以通过改变镁铝的摩尔比，合成不同电荷和粒度的氢氧化镁铝胶体，从而改进该体系对纸料的助留效果，氢氧化镁铝的粒度越小，

其助留效果越佳。

阳离子微粒氢氧化镁铝与阴离子聚丙烯酰胺组成的微粒体系发挥作用时，氢氧化镁铝胶体以分散的片状颗粒通过面一面形式吸附于纤维表面，在纤维表面形成许多氢氧化镁铝覆盖点，由于氢氧化镁铝本身带有正电荷，可以改变这些吸附点处的纤维电荷，当加入阴离子聚丙烯酰胺后，通过桥连作用便可达到较好的助留效果。

4 结论

综上所述，LDHs阴离子型层柱材料在催化、离子交换与吸附、医药、功能高分子材料、添加剂及造纸等方面的应用研究已取得了很大进展。随着研究的深入，LDHs的应用领域将会大大地拓宽，必将会成为一类极具研究潜力和使用价值的新材料。

水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用

水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用 摘要：水滑石类阴离子型层状材料，又称层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，简写为LDHs)，是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，近些年来在催化领域得到了广泛的关注。本文综述了有关LDHs 材料的结构、性质及其在多相催化领域应用的最新进展。 关键词：水滑石类阴离子型层状材料；结构；性质；催化 1 引言 阴离子型层状材料以水滑石类化合物为主(Layered Double Hydroxides, LDHs)。水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石(Hydrotalcite-like compound )，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双经基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH)。LDH的插层化合物称为插层水滑石。水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)。 LDHs是由带正电荷主体层板与层间阴离子客体有序组装而形成的化合物。LDHs的主体层板金属、主体层板电荷密度及其分布、层间客体种类及数量、层内空间尺寸、主客体相互作用等均具有可调变性。这些结构特点使其在诸多领域展示了广阔的应用前景，例如作为新型吸波材料、催化材料、吸附材料等。本文重点综述近年来发展的LDHs层状和插层结构材料的组装方法以及LDHs材料在多相催化领域中应用的最新进展。 2 LDHs的基本结构[1] LDHs是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，其结构类似于水镁石Mg(OH)2，由MO6八面体共用棱边而形成主体层板。LDHs的化学组成具有如下通式：[M(II)1-x M(III)x(OH)2]x+ (A n-) x/n.mH2O，其中M(II)和M(III)分别是二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；A n-为层间阴离子；x为M3+/(M2++M3+)摩尔比值；m为层间水分子的个数。这种材料是由相互平行的层板组成，位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半径相近的三价金属

水滑石概述

1.1 水滑石类层状化合物概述 层状化合物因其在化学和结构上表现出的特殊性质，在吸附、离子交换和催化等方面具有巨大的应用潜力，己成为国内外研究的热点。研究较多的层状化合物按层间离子种类可分为三类： (1) 阳离子型：如天然蒙脱土、绿土和人工合成的四价金属不溶盐类，如Ti、Zr、Hf 的砷酸盐。 (2) 阴离子型：主要是水滑石类层状材料。 (3) 非离子型：云母、石墨等。 层状化合物的主要性质表现在以下几个方面： (1) 主体层状化合物已有的酸碱催化特性可通过柱撑剂加以改进； (2) 柱撑剂可改变其层间距、孔径和比表面积，充分发挥其择型功能； (3) 可将一些催化活性物种作为柱撑剂引入主体层间； (4) 插入适当柱撑剂，可使层状化合物发展成双功能或多功能催化剂； (5) 通过改性或插入适当柱撑剂，可使层状化合物具有阻燃、耐热、红外吸收、紫外阻隔及杀菌防霉等性能。 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

水滑石项目可行性方案

水滑石项目 可行性方案 规划设计/投资分析/实施方案

承诺书 申请人郑重承诺如下： “水滑石项目”已按国家法律和政策的要求办理相关手续，报告内容及附件资料准确、真实、有效，不存在虚假申请、分拆、重复申请获得其他财政资金支持的情况。如有弄虚作假、 隐瞒真实情况的行为，将愿意承担相关法律法规的处罚以及由 此导致的所有后果。 公司法人代表签字： xxx有限公司（盖章） xxx年xx月xx日

项目概要 水滑石（Hydrotalcites，HT）是一类具有层状结构的阴离子型粘土, 其结构类似于水镁石,化学通式为[M2+1-xM3+x（OH）2]x+（An-） x/n?mH2O，其中M2+和M3+分别代表层板上占据八面体氢氧化物中心位置 的二价和三价金属离子,An-为层间阴离子。由于水滑石特殊的层状结构和 层板金属种类、金属摩尔比以及层间阴离子的特殊性，使得水滑石具有多 种优异的性质，主要有层板化学组成的可调控性、层间阴离子的可交换性、酸碱双功能性、记忆效应及热稳定性。 该水滑石项目计划总投资4905.40万元，其中：固定资产投资3951.09万元，占项目总投资的80.55%；流动资金954.31万元，占项 目总投资的19.45%。 达产年营业收入8474.00万元，总成本费用6481.53万元，税金 及附加97.20万元，利润总额1992.47万元，利税总额2364.49万元，税后净利润1494.35万元，达产年纳税总额870.14万元；达产年投资 利润率40.62%，投资利税率48.20%，投资回报率30.46%，全部投资回收期4.78年，提供就业职位122个。 报告目的是对项目进行技术可靠性、经济合理性及实施可能性的 方案分析和论证，在此基础上选用科学合理、技术先进、投资费用省、

水滑石

水滑石的制备及应用研究 摘要：水滑石及类水滑石化合物具有特殊的层状结构及物理化学性质，具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，在吸附、催化领域中占有重要位置。综述了水滑石的结构、合成方法和应用。 自然界存在的水滑石是镁、铝的羟基碳酸化物，后来人们合成了各种类型的类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds，简称HTLcs)，是水滑石中的Mg2+，Al3+，被其他同价离子同晶取代后的化合物，它在结构上与水滑石相同。由于HTLcs具有离子交换性，又具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，近年来越来越受人们重视。 近年来，对于层状双金属氢氧化物(Layerdouble hydroxides简称LDHs)的研究已成为材料科学领域的热点，水滑石及类水滑石化合物因具有特殊的层状结构及物理化学性质，在吸附、催化领域中占有重要位置，对它研究也越来越多。 1 结构 水滑石分子组成是Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，它是一种阴离子型层状化合物。水滑石中的Mg2+、A13+被M2+、M3+同晶取代得到结构相似的一类化合物，称为类水滑石，分子通式：M2+1-XM3+X(OH)2(An-)X/n·yH2O，其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+等；M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+、Sc3+等；An-为在碱性溶液中可稳定存在的阴离子，如：C032—、NO3—、Cl—、 OH—、S042—等；x=0.2～0.33，y=0～6。不同的M2+和M3+，不同的填隙阴离子A—，便可形成不同的类水滑石。其结构非常类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱形成单元层，位于层上Mg2+、Al3+、OH—层带有正电荷。层间有的Mg2+可在一定范围内被A13+同晶取代，使交换的阴离子CO32-与层板上的正电荷平衡，使得这一结构呈电中性。此外，在氢氧化物层中同时存在着一些水分子，这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。下图描述了水滑石的典型结构。 水滑石之所以能在催化领域被广泛应用，是因其特殊的结构赋予其许多特性： (1)特殊的层状结构。晶体场严重不对称，阳离子在层板上的晶格中，阴离子不在晶格中，而在晶格外的层间。 (2)碱性。HTLcs的碱性与层板上阳离子M的性质、MO键的性质都有关系。 (3)酸性。HTLcs的酸性不仅与层板上金属离子的酸性有关，而且还与层间阴离子有关。 (4)稳定性。HTLcs经焙烧所得的复合金属氧化物仍是一类重要的催化剂和载体。以水滑石为例，其热分解过程包括脱结晶水、层板羟基缩水并脱除 CO2和新相生成等步骤。在低于220℃时，仅失去结晶水，而其层状结构没有被破坏；当加热到250～450℃时，层板羟基缩水并脱除CO2；在450—550℃区间，可形成比较稳定的双金属氧化物，组成是Mg3A1O4(OH)，简写为LDO。LDO在一定的湿度(或水)和CO2(或碳酸盐)条件下，可以，恢复形成LDH，即所谓的“记忆功能”。LDO一般具有较高的比表面积(约200～300m2／g)、三

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。 1.2 基本结构 典型的水滑石类化合物是水滑石，其分子式为Mg6A12(OH)16CO3·4H2O，其主体层板结构非常类似于水镁石Mg(OH)2，结构中心为Mg2+，六个顶点为OH-，由相邻的MgO6八面体共用棱形成单元层(层板厚度约0.47nm)，层与层间对顶地叠在一起，层间通过氢键缔合。位于层上的Mg2+可在一定范围内被半径相似的Al3+同晶取代，使得主体层板带永久正电荷；中层间具有可交换的阴离子CO32-，它所带的负电荷与层上正电荷平衡，使得这一结构呈电中性。此外在层间其余空间，存在一些结晶水，这些水分子可以在不破坏层状结构的条件下去除。 LDHs中的Mg2+、A13+被其它M2+、M3+同晶取代得到结构相似的水滑石类化合物，它

阻燃概述

各树脂适用的阻燃剂 材料可采用的阻燃剂 聚烯烃PP/PE：氢氧化镁，氢氧化铝，TDCPP，聚磷酸铵，八溴醚，磷酸三苯酯，六 溴环十二烷，MPP，硼酸锌，十溴二苯乙烷，包覆红磷，TBC 聚氨酯PU ： TCEP，TCPP，TDCPP，DMMP，磷酸三苯酯，MPP，FB 不饱和树脂UPR ： TCPP、TDCPP、DMMP、HBCD、TBC 尼龙PA6/PA66 ： MCA，MPP，FB，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷 聚酯PBT/PET： TDCPP，磷酸三苯酯，MPP，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，包覆红磷 聚苯乙烯PS ： TCPP，TDCPP，HBCD,MCA，TBC，MPP，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，硼 酸锌 环氧树脂EP： TCPP，TDCPP，IPPP，十溴二苯醚，DMMP，磷酸三苯酯，十溴二苯乙烷聚丙烯睛丁二烯苯乙烯ABS：八溴醚，磷酸三苯酯，十溴二苯乙烷，十溴二苯醚，TBC 聚碳酸酯PC：磷酸三苯酯，HBCD,MCA 聚氯乙烯PVC ： TCEP，TCPP，TDCPP，IPPP，MCA，八溴醚，磷酸三苯酯 酚醛树脂PF： TCEP，TCPP，TDCPP，磷酸三苯酯，硼酸锌 纸张Paper ：磷氮系液体阻燃剂FR2003 纺织品Textile ：磷氮系液体阻燃剂FR2003（耐久） 聚甲醛POM ： MCA 防火涂料Paint ： TCPP，MCA，聚磷酸铵，硼酸锌，MPP ， PPO 聚四氟乙烯微粉 阻燃剂的阻燃机理 阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不 燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。 1、吸热作用 任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出 的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子 裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃 剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度,有效地抑制 可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发 挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。 2、覆盖作用 在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝 氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。如有机阻磷 类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能 阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。3、抑制链反应

水滑石的合成及应用研究

水滑石的合成及应用研究

水滑石的合成及应用研究 （北京化工大学应用化学） 前言；介绍了水滑石类化合物的结构和性质，综述了水滑石类化合物的制备方法及其在催化材料、红外吸收材料、萦外阻隔材料、胆燃抑烟材料、热德定剂、生物医药材料、分离与吸附材料等方面的应用研究进展，并指出了当前水滑石类化合物制备与应用研究中存在的问题. 关键词；水滑石类化合物层状双金属氢氧化物合成与制备应用 Research and Application Progress of Hydrotalcite-like Compounds Abstract;Water talc is a kind of layered double hydroxyl compound metal oxidesis the HT and HTLCs Because of its special crystal chemical properties, it has good thermal stability, adsorption and ion exchange sex, widely used in chemical,material, environmental protection and medicine, etc. There is introduces the structure and properties of hyrotalcite-like compounds, then reviews the research and application progress in its preparation and application as catalytic materials, infrared absorptionmaterials, ultraviolet blocking materials, flame retardant and smoke suppressant materials, heat stabilizer, biomedicalmaterials, separation and adsorption materialsin recent years. The problems related to the preparation and applicationof hydrotalcite-like compounds are also discussed Key words ：hydrotalcite-like compound, layered double hydroxides, preparation, application 水滑石（Layered Double Hydroxides 简称LDHs），其化学组成[M2+1- xM3+x （OH）2]x+（Ax/nn-）. mH2O（M2+，M3+分别代表二价和三价金 属阳离子，下标x 指金属元素的含量变化，An- 代表阴离子），是一类典型的阴离子层状材料，其主体一般是由两种或两种以上金属的氢氧化物构成类水镁石层，层板内离子间以共价键连接，层间阴离子以弱化学键与层板相连，起着平衡骨架电荷的作用[1].水滑石类化合物为阴离子型层状化合物，层间具有可 交换的阴离子，主要由水滑石(Hydrotalcite, HT)、类水滑石（Hydrotalcite-like compound, HTLC)和它们的插层化学产物—插层水滑石构成。由于水滑石类层状化合物层板由两种不同价态的金属氢氧化物组成，所以又称层状双金属化合物。1842年Hochstetter首先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿；二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究；1969年Allmann等人通过测定LDH单晶结构，首次确认了LDH的层状结构；

水滑石及类水滑石材料的合成及催化应用新进展_杨一青

水滑石是一类具有特殊结构的层状无机材料。具有独特的结构和性能，在离子交换、吸附分离、催化、医药等领域得到广泛应用。水滑石类材料主要包括水滑石（Ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ，简称ＨＴ）及水滑石类化合物（Ｈｙ－ｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ－ｌｉｋｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，简称ＨＴｌｃ）。其结构既具有层板上阳离子的同晶取代性，又具有层间阴离子的可交换性［１］。 由于其独特的结构特性、组成及孔结构的可调变性以及优良的催化性能，在吸附、催化领域中占有重要位置，使其在催化、工业、医药等方面具有广阔的应用前景。 １水滑石的组成及结构特征 典型的水滑石Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３?４Ｈ２Ｏ是一种天然存在的矿物。水滑石与水镁石（Ｍｇ（ＯＨ）２）的结构类似，水镁石由Ｍｇ（ＯＨ）２八面体相互共边形成层状化合物［２］，层与层之间对顶地叠在一起，层间通过氢键缔合。 当水镁石层状结构［３］中的Ｍｇ２＋部分被半径相似的阳离子（如Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋）取代时，会导致层上正电荷的积累，这些正电荷被位于层间的负离子平衡，在层间的其余空间，水以结晶水的形式存在。当Ｍｇ２＋和Ａｌ３＋被半径相似的２价或３价阳离子同晶取代，或ＣＯ３２－被其他阴离子取代，即形成ＨＴｌｃ。 水滑石类化合物是一类层柱状化合物，其理想组成为Ｍ（Ⅱ）６Ｍ（Ⅲ）２（ＯＨ）１６ＣＯ３２－?４Ｈ２Ｏ，Ｍ（Ⅱ）为２价金属阳离子（如Ｍｇ２＋，Ｚｎ２＋，Ｃｕ２＋，Ｎｉ２＋等），Ｍ（Ⅲ）为３价金属阳离子（如Ａｌ３＋，Ｆｅ３＋，Ｃｒ３＋等）。层间阴离子ＣＯ３２－可被ＮＯ３－和Ｃｌ－等简单的无机阴离子取代，也可被体积较大的同多和杂多金属含氧酸盐取代，还可以被不同体积的有机阴离子替代，从而 得到另一种水滑石类化合物，称之为柱撑水滑石。 水滑石类化合物的特殊结构使其具有特殊的性能。（１）层板化学组成的可调控性；（２）层间离子种类及数量的可调控性；（３）晶粒尺寸及其分布的可调控性；（４）低表面能。类水滑石具有和水滑石相同的结构，差别在于层上阳离子和层间阴离子的种类和数量，二者统称为水滑石。 ２水滑石的制备方法 天然存在的水滑石大都是镁铝水滑石，且其层间阴离子［４］主要局限为ＣＯ３２－。由于研究与应用需要，有必要获得具有不同层、柱组成的其他ＨＴｌｃ，合成水滑石的方法主要有共沉淀法、离子交换法和焙烧还原法３种。 ２．１共沉淀法 水滑石最常用的合成方法是共沉淀法，用构成水滑石层的金属离子的混合溶液在碱作用下发生共沉淀是制备ＨＴｌｃ最常见的方法。共沉淀的基本条件是造成过饱和条件的形成。在ＨＴｌｃ的合成中，通常采用的是ｐＨ值调节法，其中最重要的是，沉淀的ｐＨ值必须高于或等于最可溶的金属氢氧化物沉淀的ｐＨ值。共沉淀法分为低过饱和度法及高过饱和度法。 （１）低过饱和度法是将２种溶液（一种是Ｍ（Ⅱ）、Ｍ（Ⅲ）的混合溶液，另一种是碱液）通过控制相对滴加速度同时缓慢加入到另一种容器中，ｐＨ值由控制相对滴加速度调节。 （２）高过饱和度法是将混合溶液在剧烈搅拌下快速加入到碱液中。 实验室制备中常采用低过饱和度法，这是因为此时的ｐＨ值可得到较严格的控制；而高过饱和度条件下往往由于搅拌速度跟不上沉淀速度，常 水滑石及类水滑石材料的合成及催化应用新进展 杨一青１，２，刘从华１，张莉１，王亚红１ （１．中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州７３００６０；２．西北师范大学化学化工学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：水滑石及类水滑石材料具有很好的热稳定性和较大的比表面积，可以作为催化剂或催化 剂载体。文中对不同类型水滑石的组成、结构特征、合成方法及其催化应用进展进行了综述，并 对该类材料的应用进行了展望。 关键词：水滑石；合成；催化 中图分类号：０６４３．３６文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－４９６２（２００８）０１－０００９－０２

水滑水滑石的组成及结构特征石

水滑石的组成及结构特征 水滑石类阴离子黏土是一种重要的层柱状新型无机材料, 主要包括水滑石( Hydrotalcite, 简称HT) 及类水滑石( Hydrotalcite- like compounds,简称HTlc) 。由于独特的结构特性、组成及孔结构的可调变性以及优良的催化性能, 使其在催化、工业、医药等方面展示了广阔的应用前景, 已引起广泛关注。 典型的水滑石Mg6Al2( OH) 16CO3·4H2O是一种天然存在的矿物。水滑石与水镁石(Mg( OH)2,Brucite) 的结构类似, 水镁石由Mg( OH) 2八面体相互共边形成层状化合物, 层与层之间对顶地叠在一起, 层间通过氢键缔合。当水镁石层状结构中的Mg2+部分被半径相似的阳离子( 如Al3+、Fe3+、Cr3+) 取代时, 会导致层上正电荷的积累, 这些正电荷被位于层间的负离子( 如CO32-) 平衡, 在层间的其余空间, 水以结晶水的形式存在，形成图1所示的层柱状结构。当Mg2+和Al3+被半径相似的二价或三价阳离子同晶取代, 或CO32-被其他阴离子取代, 即形成所谓HTlc。类水滑石具有和水滑石相同的结构, 差别在于层上阳离子和层间阴离子的种类和数量, 二者统称为水滑石。 由水滑石的结构可知, HTlc 的主要特征由Brucite层的性质、水及

阴离子的位置和类型以及层的堆积形式决定。位于层间的水、阴离子可以断旧键而形成新键, 使其在层间自由移动。水和CO32-中的氧原子尽可能地通过层上OH-靠近或分散于对称轴(相距约0. 5×10- 10m) , 层上羟基与CO32-通过氢键相互联接。 HTlc可用通式[ M( II) 1- x M( III) x ( OH) 2] x+ [A x/ n n-]·mH2O来表示, 其中M2+和M3+分别代表层上二价和三价阳离子, A n-为层间阴离子, x=M3+/ ( M2++M3+) 。上述组成反映了HTlc结构中所含元素的种类及含量范围, 表明合成各种不同组成的不同化学计量比的化合物的可能性。M2+和M3+的性质和x、n、m的意义如下: ( 1) 一般而言, 可容许进入水滑石层的M2+和M3+要有与Mg2+相近的离子半径。常见的二价金属离子有: Mg、Zn、Ni、Cu、Co、Mn、Fe; 三价金属离子有: Al、Fe、Cr。这些二价和三价离子的有效组合, 可形成二、三元甚至四元的HTlc。 ( 2) x 值的大小影响产物的组成和结构。过高的x 值导致八面体位上Al3+增加而形成Al( OH)3; 同样，低的x 值使Mg( OH) 2析出, 只有在0. 2

类水滑石制备及应用

类水滑石材料制备及其应用 目录 目录 (1) 1 水滑石的结构及性质 (2) 2 水滑石的制备方法[2] (3) 2.1水热法 (3) 2.2沉淀法 (3) 2.3诱导水解法 (3) 2.4热处理的重新水合法 (4) 2.5离子交换法 (4) 2.6焙烧还原法 (4) 2.7溶胶-凝胶法 (4) 3 水滑石的研究进展及其应用 (5) 3.1HTLc的制备、结构解析及合成机理方面 (5) 3.2LDHs 及HTLc 的吸附性能及吸附机理的研究 (5) 3.3利用LDHs 及HTLc 制备功能复合材料方面 (5) 3.4LDHs 及HTLc 在催化研究领域方面 (6) 3.5LDHs 及HTLc 的片层剥离研究方面 (6) 3.6LDHs 及HTLc 的生物制剂研究方面 (7) 3.7LDHs 及HTLc 的紫外阻隔研究方面 (7) 4 水滑石研究存在的问题 (7) 参考文献 (9)

1 水滑石的结构及性质 水滑石类化合物又称层状的双金属氢氧化物(Layered Double Hydrotalcides, 简称LDHs或HTLc)，天然存在的水滑石只有镁铝水滑石，其他均为类水滑石，是一类阴离子插层的层状无机功能材料。层状双金属氢氧化物(LDHs)具有二维层板状结构。水滑石类化合物的化学组成通式为[M2+(1-x)M3+x(OH)2]x-[A n-]x/n?2H2O，其中M2+为二价金属阳离子(如Mg2+, Zn2+,Cu2+, Ni2+等), M3+为三价金属阳离子(如Al3+, Fe3+, Cr3+,Ga3+等)，且占据了水镁石（Mg(OH)2）层板的八面体孔，其中，x=M3+/(M2++M3+)，A n-为层间的阴离子或阴离子基团。层间组成：阴离子；保证了LDHs 的电荷守恒。由于LDHs 层板阳离子排列的均匀有序性，通过煅烧后的LDHs 经过还原，可以得到高分散的负载型金属催化剂[1]。 水滑石类化合物的特殊结构使其具有特殊的性能： 1)层板化学组成的可调控性：层状化合物的片层能够应用于纳米复合材料或者成为无机或有机纳米材料的构件，可以通过重新排列或组装，形成新的纳米复合材料、多分子纳米膜等结构。 2)层间离子种类及数量的可调控性：层间阴离子CO32-可被NO3-和Cl-等简单的无机阴离子取代，也可被体积较大的同多和杂多金属含氧酸盐取代，还可以被不同体积的有机阴离子替代。 3)晶粒尺寸及其分布的可调控性：其结构为六边形的层状结构，金属离子位于层板上，层板的厚度与层间插入的阴离子大小有关。 4）记忆效应：在某一特定的温度下，将合成的镁铝水滑石焙烧一定时间，使镁铝水滑石层间和板层上的—OH或结晶水蒸发、层间的CO32-分解为CO2，形成稳定的具有较高比表面积的双金属复合氧化物，并将此时焙烧的产物投入到含有预期阴离子的溶液或蒸汽中，利用“记忆效应”，新的阴离子会插入到板层之间，水滑石的结构得到重组，形成含有新的阴离子的插层柱撑水滑石。 5）热稳定性：水滑石具有特殊的结构和组成，受热分解时易吸收大量热，可降低材料表面的温度，使塑料的热分解能力和燃烧率大大降低；分解释放出的二氧化碳a和水能稀释、阻隔可燃性气体；分解产物是碱性多孔物质，比表面大，能吸附酸性气体，同时其与塑料燃烧时表面的炭化产物结合生成保护膜，因而具有阻燃和抑烟的双重功能[2]。 HTLc具有表面微孔性、离子交换性、层板正电性、记忆恢复性等特征，可以将其他组分( 例如某些特定的无机或有机材料)与其层板进行组装获得。由于其具有特殊的层状结构和表

水滑石结构性能与制备方法研究综述

水滑石结构性能与制备方法研究综述 摘要：水滑石化合物 (LDH)是一类阴离子层状化合物，具有碱性和酸性特征、层间阴离子的可交换性、微孔结构和记忆效应。本文简单介绍了LDH材料的结构、性能及主要的制备方法，并比较了各种制备方法的优缺点，同时基于水滑石以上的特征对水滑石作为多功能材料的制备进行简单的阐述。 关键词：层状双金属氢氧化物；水滑石；硅烷改性；制备方法 一.前言： 水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite，HT)和类水滑石(Hydrotalcite一LikecomPounds，HTLcs)，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，又称为层状双金属氧化物(LayeredDoubleHydroxide，LDH)。水滑石的插层化合物称为插层水滑石。水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)[1]。由于水滑石自身的特点赋予了其潜在的应用性能，激发了大量的科研工作者研究兴趣，主要涉及水滑石结构特征的探知，不同类型水滑石的制备、水滑石的不同制备方法及水滑石的改性等。由于有关水滑石的结构、性能、制备方法等没有较统一的研究与分析，不利与有关水滑石的更深层次的研究，同时也降低了科研效率。基于有关水滑石研究的这些缺陷，本文对水滑石的结构特征、制备方法、性能探测等方面进行了较为深刻的介绍及对比分析，为科研工作者研究有关水滑石材料的结构、性能、特别是作为催化材料大范围的应用研究提供了理论基础指导的便利。 二.水滑石晶体结构特征 LDHs是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。LDHs的化学组成可以理想的表示为：[M2+1-x M3+x(OH)2]x+(A n+)x/n·mH2O]，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn 2+、Cu 2+、Co 2+、Pd 2+、Fe 2+等二价阳离子和A13+、Cr 3+、Co3+、Fe3+等三价阳离子均可以形成LDHs；A n+为层间阴离子，可以包括无机阴离子、有机阴离子、配合物阴离子和杂多阴离子；x为 M3+/(M2++M3+)的摩尔比值，大约是1/5-1/3；mH2O 为层间水分子的个数[2，3]。其结构类似于水镁石Mg（OH）2，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。 2.1主板层的离子可调换性 LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。一般来讲，只要金属阳离子具有适宜的离子半径和电荷数，均可形成LDHs层板[4]。不同的金属阳离子(主要包括二价和三价金属阳离子)组合可以合成一系列的二元、三元以至四元LDHs。 2.2层间阴离子的可调换性

水滑石项目可行性报告

水滑石项目可行性报告 xxx科技发展公司

摘要 水滑石（Hydrotalcites，HT）是一类具有层状结构的阴离子型粘土, 其结构类似于水镁石,化学通式为[M2+1-xM3+x（OH）2]x+（An-） x/n?mH2O，其中M2+和M3+分别代表层板上占据八面体氢氧化物中心位置 的二价和三价金属离子,An-为层间阴离子。由于水滑石特殊的层状结构和 层板金属种类、金属摩尔比以及层间阴离子的特殊性，使得水滑石具有多 种优异的性质，主要有层板化学组成的可调控性、层间阴离子的可交换性、酸碱双功能性、记忆效应及热稳定性。 报告从节约资源和保护环境的角度出发，遵循“创新、先进、可靠、 实用、效益”的指导方针，严格按照技术先进、低能耗、低污染、控制投 资的要求，确保投资项目技术先进、质量优良、保证进度、节省投资、提 高效益，充分利用成熟、先进经验，实现降低成本、提高经济效益的目标。 该水滑石项目计划总投资17875.12万元，其中：固定资产投资 15957.62万元，占项目总投资的89.27%；流动资金1917.50万元，占项目 总投资的10.73%。 达产年营业收入19061.00万元，总成本费用14545.05万元，税金及 附加296.11万元，利润总额4515.95万元，利税总额5434.95万元，税后 净利润3386.96万元，达产年纳税总额2047.99万元；达产年投资利润率25.26%，投资利税率30.41%，投资回报率18.95%，全部投资回收期6.78年，提供就业职位334个。

项目概况、项目建设必要性分析、项目市场调研、项目规划分析、项目选址规划、项目建设设计方案、工艺概述、项目环境保护和绿色生产分析、项目安全卫生、建设及运营风险分析、节能方案分析、项目实施安排方案、项目投资规划、经济效益评估、项目评价结论等。

05论文正文-水滑石介绍

前言 多年来，高效人工模拟制造天然酵素一直是各个学科领域的科学家们具有挑战性的课题，天然过氧化物酶在实际应用中有很大的潜力，并且已经应用于生物化学各个领域。但是，作为自然酶，成本昂贵，具有不稳定的生物降解性和极易变性。因此产生了使用简单的过氧化物酶模拟与改进稳定性和效率。血红素是天然过氧化物酶的活性中心，并且具有过氧化物酶的活性。与天然过氧化物酶相比，血红素具有热稳定性并且容易制备成本低。血红素没有显示出令人满意的活性，主要是因为缺乏天然过氧化物酶存在的肽微环境。因此通过寻找制成材料为血红素提供生物相容性和良好的肽微环境以提高血红素的活性成为科学家的研究方向。随着人们对此类研究的深入，科学家发现层状双金属氢氧化物（LDH）是由相互平行的层板组成，层板间带有永久正电荷，层间拥有可交换的阴离子以维持电荷的平衡。这种独特的晶体结构和层间离子的可交换性，使其通过离子交换可以向层间引入不同基团，制备各种功能材料，其催化作用尤为突出。因此层状双金属氢氧化物（LDH）通常被用作辅助材料装载血红素以为其提供良好的肽微环境。而组氨酸、β-环糊精等也具有良好的催化作用。因此，我们尝试将血红素与LDH以及组氨酸或β-环糊精组装在一起以比较其催化效果。

1.文献综述 1.1层状双金属氢氧化物概述 层状双金属氢氧化物(简称LDHs)主要是指层状镁铝双金属氢氧化物，俗称水滑石，其骨架是阳离子，而层间是阴离子，佛罗伦萨大学的E.Manasse提出水滑石及其它同类型矿物质的化学式，1942年Feitknecht等通过金属盐溶液与碱金属氢氧化物反应合成了LDHs，提出了双层结构的设想[1]。直到1969年Allmann等通过单晶X射线衍射试验测试并确定了LDHs层状结构。随着人们对此类化合物研究的深入，科学家发现LDH具有特殊的层状结构、层间距具有可调性，层板内阴离子数量与种类的多样性以及与其他材料的生物相容性等特性，广泛地应用于催化反应中[2]。而多年来，高效人工模拟制造天然酵素一直是各个学科领域的科学家们具有挑战性的课题，天然过氧化物酶在实际应用中有很大的潜力，并且已经应用于生物化学各个领域。但是，作为自然酶，成本昂贵，具有不稳定的生物降解性和极易变性。因此产生了使用简单的过氧化物酶模拟与改进稳定性和效率。血红素是天然过氧化物酶的活性中心，并且具有过氧化物酶的活性。与天然过氧化物酶相比，血红素具有热稳定性并且容易制备成本低。血红素没有显示出令人满意的活性，主要是因为缺乏天然过氧化物酶存在的肽微环境。因此科学家们利用层状双金属氢氧化物为血红素提供了良好的肽微环境以期有更好的催化效果。 1.2LDHs的成分与结构特点 1.2.1LDHs的结构 LDHs是一类具有主体氢氧化物层板、客体阴离子柱撑的无机功能材料，其结构与水镁石m g(OH)2结构类似，由八面体组成菱形单元层，层板上的正电荷与层间阴离子碳酸根离子相平衡，使这一结构呈电中性，同时碳酸根可以被其他离子如硫酸根离子、氯离子、硝酸根所取代，而取代后的化合物仍然具有良好的稳定结构[3]。其结构通式为 [M2+1-x M3+x(OH)2]x+A n x/n·mH2O 其中M2+和M3+分别代表二价和三价的金属离子；x是每摩尔LDHs中M3+的摩尔数；An-是层间阴离子，m为水合水数[4]。

水滑石的制备

取Mg(N03)·6HzO 5，129和Al(N03)’9H203．759(Mg／AI=2，摩尔比)溶于35ml 水中，配成盐溶液待用。称取3．09NaOH溶于75mi水中配成碱溶液，取2．549芬 布芬(FBF／A13+=1：1，摩尔比)置于碱液中，使药物完全溶解，即完全澄清。在严 格的氮气保护下，将上述盐溶液缓慢滴加到碱溶液中，滴加结束pH=8，所得浆液 于80。C晶化6hr，产物过滤，洗涤，滤饼50℃干燥4hr。 共沉淀法制备卜天冬酸柱撑LDHs 将Mg(N(无):·6H:O(一0.39,0.o4mol)、AI(N()3):· 9H2()(7.679,0.oZmol)混合,溶于3oml脱C姚的去离子水中, 另取Na()H(7.929,0.Zmol)、L-天冬酸(5.219)溶于looml脱 C(沁的去离子水中,在N:保护下,将所配制的镁铝液及碱液缓 慢滴人预先装有40ml脱C(见的去离子水的三口瓶中,强烈搅 拌,测定胶状沉淀的pH值约8,再将胶状沉淀放入65℃的烘箱 晶化24h,然后抽滤、水洗,7oC真空干燥18h仁6]。 师兄文章：synthesized by a nucleation/crystallization separation method reported by our group. In brief, solution A: Mg(NO3)2·6H2O (0.05 mol), Al(NO3)3·9H2O (0.025 mol), sodium dodecyl sulfonate (SDS) (a mol) and ZnPc (b mol, in which a + b =0.025 mol; a: b= 99:1; 98.5:1.5; 98:2; 97.5:2.5; 97:3; 95:5; 90:10, respectively; x%=b/(a + b)) dissolved in 100 mL of ethanol solution (2:3, v/v). Solution B: NaOH (0.15 mol) dissolved in 100 mL of deionized water. Solution A and solution B were simultaneously added into a colloid mill rotating at 3000 rpm, and mixed for 1 min. The resulting slurry was removed from the colloid mill and was sealed in a Teflon-lined stainless steel autoclave and heated at 80 °C for 1 day. The product was washed with hot, distilled water and anhydrous ethanol thoroughly and then dried in vacuum at 60 °C for 6 h.取1.31 g(6 mmol)卡托普利(Captopril, 简写为Cpl) 和0.80 g (20 mmol) NaOH 溶于50 mL

水滑石类在废水处理上的方法

1水滑石类材料的结构、特性及制备方法 1.1水滑石类材料的结构和特性 水滑石分子组成为Mg6Al2（OH）16CO3·4H2O，是一种阴离子型层状化合物[1]。水滑石中的Mg2+、A13+被N2+、M3+同晶取代得到结构相似的一类化合物，称为类水滑石化合物（Hydrtalcite-likecompounds，简称HTLcs）。水滑石类化合物主要由水滑石、类水滑石和他们的插层化学产物柱撑水滑石构成。水滑石类层状化合物因其特殊的结构具有许多特性，如：①特殊的层状结构。晶体场严重不对称，阳离子在层板上的晶格中，而阴离子在晶格外的层间，因此层间阴离子有可交换特性。②碱性。HTLcs的碱性与层板上阳离子M的性质、MO 键的性质都有关系。③酸性。HTLcs的酸性不仅与层板上金属离子的酸性有关，而且还与层间阴离子有关。④结构稳定性。HTLcs经焙烧所得的复合金属氧化物仍能保持完整的层状结构。水滑石类材料广泛应用于催化、吸附和离子交换等领域，在医药、涂料、农药、造纸、功能高分子材料及油田开发等方面也得到应用，近年来其在环保上的应用成为新兴研究领域。 1.2水滑石类材料制备方法 关于水滑石类化合物的合成，国内外做了大量的研究工作，探索出很多制备方法。目前，水滑石类材料的合成方法主要有4种：共沉淀法、离子交换法、水热法及热处理的重新水合法[2，3]。其中，共沉淀法是比较经典的合成方法，可以获得质量较高的产品，但其生产工艺繁杂，“三废”多，不适合大批量生产。而采用水热技术合成镁铝水滑石，生产成本低，污染少，且产品纯度较高，随着水热机理的不断完善和控制技术的改进，水热法合成将是最适合大规模工业化生产规模的制备方法。在对水滑石层间阴离子的种类和数量进行设计和重组时，离子交换法和热处理法是具有较大的竞争优势的制备方法。 2水滑石类材料在废水处理中的应用 因水滑石类材料具有较多的优良特性，使得它在阻燃剂、催化剂、吸附剂和离子交换剂等方面有广泛的应用。水滑石类材料在废水中的应用主要利用了水滑石的层间离子交换性能、比表面积大以及结构记忆效应等优良特性。HTLcs的离子交换性能与阴离子交换树脂类似，但由于其具有离子交换容量大、耐高温（300℃）、耐辐射、不老化、密度大及体积小等优点，在环保领域得到了广泛应用。 2.1印染废水的脱色 染料废水成分复杂、高浓度、高色度且难降解物质多，此类废水经生化处理仍带有较深色度，难以达标排放。因此，通常需要进行深度脱色处理，常用的吸附剂有活性炭、离子交换树脂、矿物和废弃物等，但处理成本较高、吸附容量低、亲合力差、易受到染料废水中无机盐的影响和吸附饱和后如何处置的问题一直未能解决。而水滑石类材料及其焙烧产物对染料显示出非常好的吸附性能，并且由于廉价的成本而得到广泛应用。关于水滑石类材料对印染废水的脱色方面的报道较多，主要集中在Mg-Al型水滑石的研究。由前人研究结果[4，5]可以看出，Mg-Al型水滑石及其焙烧产物对染料都有良好的吸附性能，而且焙烧产物的吸附性能更好，如在15℃、pH=10～11条件下，1.0g/L的焙烧产物对浓度为2000mg/L的AR88的去除率高达99.95％，吸附容量为1999.0mg/g。而且吸附饱和后采用高温热解法再生的产物仍然具有较佳的吸附性能。同时，有不少研究者发现水滑石焙烧产物对水滑石有更好的染料吸附效果。朱洪涛等[6]采用共沉淀法制备出一系列镁铝铁三元类水滑石，考察了该类水滑石及其焙烧产物对直接大红染料废水的吸附性能，结果表明，镁铁铝摩尔比为3∶1/4∶3/4制得的水滑石对直接大红的脱色效果最好，而且其焙烧产物的饱和吸附容量较大，将近水滑石的3倍，5次重复利用的水滑石和焙烧产物对直接大红的脱色率仍可达到80%。朱国华等[7]