文|天下史料
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层状双氢氧化物(LDHs)是一类有趣的二维层状材料,具有广泛的可能组成和适合拓扑化学反应的灵活结构。因此ldh已被应用于不同的领域,如催化、储能和所有需要高交换能力(阳离子和阴离子)的应用。
从水中,以一种有效的方式与Cl−交换。这种化合物的合成似乎很简单,由共沉淀反应组成,实际上,它受到环境二氧化碳的强烈影响,能够用更稳定的CO取代。为了避免这个问题,LDHs也可以通过其煅烧氧化物的再水化(记忆效应)来制备。
结果表明,纯MFC的合成是非常困难的,只有少量的二氧化碳污染才能导致碳酸盐LDH的大量形成。在碳酸盐的存在下,Mg-Fe LDHs可以在低温(< 300℃)下催化甲酸(HCOOH)的生成。
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铬具有生物蓄积性、迁移性、溶解度和高致癌性,是最常见的有毒污染物之一。目前,人们开发了多种方法来去除水溶液中的Cr(VI)。但离子交换法似乎是最好的选择之一,兼具高效率和低成本。
到目前为止,主要使用的离子交换工具是离子交换树脂,它们在使用过程中会受到pH值的影响和降解。为了克服这些问题,人们研究了不同的解决方案,结果表明LDHs是该领域应用前景广阔的材料。
LDHs通式为[M2 1−xN3 x(OH)2]x (An−xn)x−mH2O,其中M和N分别为二价和三价金属阳离子,a为带N电荷的阴离子,x为摩尔比NN M, M为1~4之间的数字。LDHs的结构来源于水镁石Mg(OH)2的结构,由Mg2 八面体配位层和6个氢氧根阴离子组成。
在LDH中,一部分Mg2 离子被三价阳离子取代,导致表面带正电荷,这就需要在中间层上平衡阴离子。这些M2 /N3 (OH)6八面体通过共边形成二维薄片,并可通过氢氧根之间的氢桥键连接成薄片。
从结构上看,LDHs与水滑石相似,属于空间群r3¯¯m-h。层间区域非常灵活,能够容纳多种类型的化合物,包括阴离子(强键)、阳离子和有机分子。这一特性解释了人们对这些材料作为催化剂、阴离子海绵和阳离子吸附剂的兴趣。
ldh在储能系统领域也引起了人们的兴趣,无论是作为超级电容器还是作为电池材料。合成的LDHs晶体通常非常小(约30个Å),其结构,特别是在水热制备的情况下,是纳米结构的花状。