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
本科毕业设计（论文）开题报告 题目：镁铝复合氧化物的制备与表征 学生姓名： 院（系）：化学化工学院 专业班级：应用化学 指导教师： 完成时间：
1.课题研究的意义 随着世界大工业发展带来的能源短缺、环境污染等问题的加剧和人们环保意识的不断加强，发展环保、绿色的催化新工艺成为了一个研究的热门方向。实验证实复合金属氧化物具有独特的结构、电磁性质和较高的氧化、还原催化活性，在新催化剂材料开发方面已得到高度重视，特别是在有机合成方面所表现出来的绿色环保性能，让世界各国的学者对其青睐有加。 层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是水滑石（Hydrotalcite,HT）和类水滑石化合物（Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs）的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料（LDHs）。LDHs 的层板由镁八面体和铝氧八面体组成。所以，具有较强的碱性。不同的LDHs的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致，但由于它一般具有很小的比表面积(约5—20 m2/g)，表观碱性较小，其较强的碱性往往在其煅烧产物LDO中表现出来。LDO一般具有较高的比表面积(约200—300m2/g)、三种强度不同的碱中心和不同的酸中心，其结构中间中心充分暴露，使其具有比LDH更强的碱性。 将催化活性物种插入水滑石层间，以水滑石为前体，通过焙烧可制备高分散复合金属氧化物型催化剂，一般具有过渡金属含量高活性位分布均匀晶粒小比表面积大可以抑制烧结良好的稳定性等特点，从而表现出优异的催化性能，在催化剂或催化剂载体等领域得到了广泛应用。 2.国内外的研究历史及现状 2.1 国内外研究历史 LDHs的发展已经历了一百多年的历史，但直到二十世纪六十年代才引起物理学家和化学家的极大兴趣。1842年，Hochstetter首先在片岩矿层中发现了天然水滑石矿物。后来又相继在挪威的Sunarum地区以及俄罗斯的Ural地区发现了少量的天然水滑石矿。 在二十世纪初，人们发现了LDHs对氢加成反应具有催化作用，并由此开始了对LDHs结构的研究。 1942年，Feitknecht等首次通过金属盐溶液与碱金属氢氧化物反应人工合成出了LDH，并提出了双层结构模型的设想。 1966年，Kyowa公司首先将LDH的合成工业化。 1969年，Allmann等通过测定LDH单晶结构，首次确认了LDHs的层状结构。 七八十年代时，Miyata等对其结构进行了详细研究，并对其作为新型催化材料的应用进行了探索性的工作。在此阶段，Taylor和Rouxhet还对LDHs热分解产物的催化性质进行了研究，发现它是一种性能良好的催化剂和催化剂载体。Reichle等研究了LDH 及其焙烧产物在有机催化反应中的应用，指出它在碱催化、氧化还原催化过程中有重
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
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
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
Abstract In order to develop a new type of visible light response catalyst,hydrotalcite/silver silicate composite was prepared with hydrotalcite as the carrier.It was analyzed by XRD, SEM,TG and so on.Methylene blue was used to evaluate photocatalytic efficiency as a target pollutant,and its photocatalytic degradation mechanism was discussed in this paper. The main contents of the research are as follows: (1)The Mg-Al LDHs with the mole ratio2:1was prepared by hydrothermal method,and t he AgSiOx/Mg-Al LDHs composites was prepared by chemical deposition method with the Mg-Al LDHs as carrier.The structure,composition and morphology of the composite were characterized and analyzed by X ray powder diffractometer(XRD), thermal analyser(TG),scanning electron microscope(SEM),X ray photoelectron spectroscopy(XPS)and transmission electron microscopy(TEM).The crystallization of Mg-Al LDHs was observed by adjusting the crystallization reaction time.Xenon lamp was used to simulate sunlight to degrade methylene blue(MB).The photocatalytic efficiency of the composites was studied by adjusting the loading ratio of the Mg-Al LDHs and silver silicate(AgSiOx).The results show that the composites was combined and formed heterojunction,which effectively improves the dispersion of silver silicate particles and solves the problem of easy agglomeration.It facilitates the migration of photo generated hole pairs,and increases the contact area between AgSiOx catalyst and target contaminants. When the concentration of methylene blue is40mg/L with the volume100mL.the sample AgSiOx/Mg-Al LDHs(5:1)has the best photocatalytic effectand the degradation rate of MB reaches99%within30min.Under the same reaction conditions,the photocatalytic reaction rate is1.53times of the pure AgSiOx. (2)In order to explore the effect of hydrotalcite species on photocatalytic performance, Ni/Al,Zn/Al hydrotalcites with the mole ratio of2:1were prepared.The structure, morphology and thermal stability were characterized by XRD,TG and SEM.The results show that in the three kinds of Mg/Al,Ni/Al and Zn/Al hydrotalcite,the thermal stability is
层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是水滑石（Hydrotalcite,HT）和类水滑石化合物（Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs）的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料（LDHs）。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；二十世纪九十年代以后，随着现代分析技术和测试手段的广泛应用，人们对LDHs结构和性能的研究不断深化。 简介 水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, 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（与Mg2 +的离子半径0.072 nm相差不大）和电荷数，均可形成LDHs层板[1]。其化学组成可以表示为[MⅡ1-xMⅢx (OH)2] x + (An- )x/n·mH2O ,其中MⅡ为Mg2 + , Ni2 + , Co2 + , Zn2 + ,Cu2 + 等二价金属阳离子;MⅢ为Al3 + , Cr3 + , Fe3 + , Sc3 + 等三价金属阳离子;An - 为阴离子,如CO2 -3 , NO3 -, Cl - , OH- ,SO24 -, PO34 - , C6H4 (COO)2 2 -等无机和有机离子以及络合离子,则层间无机阴离子不同， LDHs的层间距不同[2]。当x 值在0.2-0.33 之间,即MⅡ/MⅢ摩尔比介于2～4之间时能得到结构完整的LDHs。在LDHs晶体结构中,由于受晶格能最低效应及其晶格定位效应的影响,使得金属离子在层板上以一定方式均匀分布,即在层板上每一个微小的结构单元中,其化学组成不变。 结构特征 LDHs是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物，它的结构类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱形成单元层。有以下几个很突出的特点：（1）主体层板的化学组成可调变；（2）层间客体阴离子的种类和数量可调变；（3）插层组装体的粒径尺寸和分布可调控 典型的LDHs化合物是镁铝碳酸根型水滑石：Mg6Al2(OH)16·4H2O[4]。LDHs的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，位于层上的Mg2+可在一定的范围内被Al3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间有可交换的CO32-与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。由于层板和层间阴离子通过氢键连接，使得LDHs层间阴离子具有可交换性。此外，在LDHs中存在层间水这些水分子可以在不破坏层状结构条件下除去。 性质 碱性 LDHs的层板由镁八面体和铝氧八面体组成。所以，具有较强的碱性[5]。不同的LDHs的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致，但由于它一般具有很小的比表面积(约5—20m2/g)，表观碱性较小，其较强的碱性往往在其煅烧产物LDO中表现出来。LDO一般
PVC/纳米水滑石复合材料抑烟性研究 郑秀婷,吴大鸣3,刘 颖,朱复华 (北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所,北京100029) 摘 要:用烟密度测量仪初步研究了润滑剂、分散剂等加工助剂对聚氯乙烯(PVC)燃烧发烟的影响;研究了水滑石(LDHs)不同粉体含量及其在PVC中的分散状况对抑烟效果的影响;同时研究了采取不同的燃烧测试方法对PVC 燃烧发烟量及LDHs对PVC抑烟效率的影响。结果表明:润滑剂等可燃性加工助剂可使PVC燃烧时显著发烟; LDHs对PVC的抑烟效果并不随着LDHs含量的增加而增大;较好分散的LDHs对PVC具有较好的抑烟效果;采用不同的燃烧测试方法,PVC燃烧的发烟量及LDHs对PVC抑烟效果具有显著差别。 关 键 词:聚氯乙烯;水滑石;复合材料;抑烟 中图分类号:TQ325.3 文献标识码:B 文章编号:1001Ο9278(2003)08Ο0036Ο03 Smoke Suppressing R esearch of PVC/N ano LD H s Composites ZHEN G Xiu2ting,WU Da2ming,L IU Y ing,ZHU Fu2hua (Institute of Plastics Machinery and Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing100029,China) Abstract:Influences of lubricants and dispersants on inflaming and smoking behavior of PVC were stud2 ied by a smoke density tester SD22A preliminarily.Effects of loadings of LDHs and its dispersion in PVC on smoke suppression were investigated also.The experimental result shows that inflammable process agent such as lubricants can make PVC smoke remarkably during inflaming;smoke suppressing efficien2 cy of PVC effected by LDHs powder doesn’t increase as the contents increase;better dispersed LDHs has better smoke suppressing effect;LDHs has obiously different effect on smoke suppressing of PVC by different inflaming test means. K ey w ords:poly(vinyl chloride);layered double hydroxide;composite;smoke suppression 众所周知,PVC由于具有良好的使用性能和加工性能而得到迅速发展,同时又由于其燃烧时伴随着大量的烟雾和毒气给人们的生命财产带来巨大损失而限制了其广泛应用。因而PVC的阻燃抑烟问题一直受到人们的普遍关注,是阻燃研究领域中亟待解决的问题[1]。 水滑石(Layered double hydroxides,简称LDHs)化学成分为:双羟基复合金属氧化物,是一种具有特殊结构和性能的新型无机二维纳米材料,晶粒尺寸一般为(20×60)nm。在MgAl2CO32LDH的结构组成中具有结晶水、羟基和碳酸根离子,并且其层间含有碱性位。其中典型的水滑石类化合物Mg6Al2(OH)16CO3?4H2O, 收稿日期:2003Ο04Ο15 3联系人其结构非常类似于水镁石Mg(OH)2的结构,由MgO6八面体共用菱形成单元层,位于层板上的Mg2+可在一定范围内被半径相似的Al3+同晶取代,使Mg2+、Al3+、OH-层带正电核,层间具有可交换的阴离子如CO32-与层板正电荷平衡,使整体结构呈中性。此外,在氢氧化物层中同时存在着一些水分子,这些水分子可在不破坏层状结构的条件下除去,而LDHs层间受热脱出的H2O及羟基分解产生的H2O均能稀释空气中的氧和聚合物分解生成的可燃性气态产物,MgAl2CO32LDH 结构中的CO32-受热分解放出的CO2同时利于阻隔氧气而起到阻燃效果。此外,LDHs层板上含有碱性位对酸性气体应有吸附作用,可以有效地吸收由HCl而产生的酸雾,而且LDHs在高温热分解所产生的镁铝复合金属氧化物(MgAlO)具有较大的比表面积和表面吸附性对PVC燃烧时产生的烟雾具有较好的吸附性。 第17卷 第8期中 国 塑 料Vol.17,No.8 2003年8月CHINA PLASTICS Aug.,2003
水滑石类化合物 编辑词条参与讨论(1条) Array水滑石类化合物包括水滑石（Hydrotalcite）和类水滑石 （Hydrotalcite-Like Compounds），其主体一般由两种金属的氢氧 化物构成，又称为层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxide，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。 ??历史发展 ??结构特征 ??主要性质 ??插层组装方法 ??结构表征方法 ??应用前景 水滑石类化合物-历史发展 进入二十世纪九十年代，人们对LDHs的研究更为迅速。随着现代分析技术和测试手段的广 泛应用，人们对LDHs结构和性能的研究不断深化，对LDHs层状结构的认识加深，其层状晶 体结构的灵活多变性被充分揭示。特别是近年来，基于超分子化学定义及插层组装概念，有 关LDHs的研究工作获得了更深层次上的理论支持，在层状前体制备、结构表征、超分子结 构模型建立、插层组装动力学和机理、插层组装体的功能开发等诸方面得到了许多具有理论 指导意义的结论和规律。尤其是其可经组装得到更强功能的超分子插层结构材料的性质，引 起了各国研究者和产业界的高度重视，使得LDH在一些新兴的领域展示了广阔的应用前景。
水滑石类化合物-结构特征 板堆积而成的化合物。LDHs的化学 组成具有如下通式： [M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An –)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+、Mn2+、 Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳 离子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石；An–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、同多和杂多阴离子；x为M3+/(M2++M3+) 的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。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。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。此外，通常情 况下在LDHs层板之间尚存在着一些客体水分子。 水滑石类化合物-主要性质 酸碱双功能性： LDHs的层板由镁氧八面体和铝氧八面体组成。所以，具有较强的碱性。不同的LDHs的碱性 强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致，但由于它一般具有很小的比表面积， 表观碱性较小，其较强的碱性往往在其煅烧产物双金属氧化物（Layered Double Oxide，LDO） 中表现出来。 层间离子的可交换性： LDHs的结构特点使其层间阴离子可与各种阴离子进行交换一般而言，高价阴离子易于交换 进入层间，而低价阴离子易于被交换出来。利用LDHs的这种性质可以调变层间阴离子的种 类赋予水滑石不同的性质，合成不同类型的水滑石。 热稳定性： 水滑石的热分解过程包括脱层间水、脱羟基和新相生成等步骤。对于镁铝碳酸根来说，在空 气中低于200 oC时，仅失去层间的水分，而对其结构没有影响；当加热到250~450 oC时， 层间水分失去的同时有CO2生成；加热到450 ~500 oC后，脱水比较完全，CO32–消失，完 全转变成CO2，最后剩余物是Mg6Al2O8(OH)2。当加热温度不超过550 ~600 oC，则这一分 解过程是可逆的，在这一过程中仅表现为适当的表面积增加，孔体积增大以及形成了酸碱中