水滑石开放分类:化合物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先从片岩矿层中发现了天然水
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水滑石开放分类:化合物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先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿;在造纸方面的应用氢氧化镁铝为一种混合金属氢氧化物,是常见的一类水滑石。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,首先确认了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。
热稳定性能
LDHs加热到一定温度发生分解,热分解过程包括脱层间水,脱碳酸根离子,层板羟基脱水等步骤。在空气中200℃时,仅失去层间水分,对其结构无影响,当加热到250-450℃时,失去更多的水分,同时有CO2生成,加热到450-500℃时,CO32-消失,完全转变为CO2,生成双金属复合氧化物(LDO)。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。在加热过程中,LDHs的有序层状结构被破坏,表面积增加,孔容增加。当加热温度超过600℃时,则分解后形成的金属氧化物开始烧结,致使表面积降低,孔体积减小,通常形成尖晶石MgAl2O4和MgO。
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- 。水滑石类辅助热稳定剂水滑石类层状双羟基复合金属氢氧化物(LDH)是具有特殊结构和性能的无机晶体材料,常见水滑石的化学组成包括镁铝复合氢氧化物、层板羟基、碳酸根离子和结晶水。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Al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(TCP)、(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性废水的处理。同样由图4知,随着硬脂酸钙含量的增加,静态热稳定时间显示急剧增加,然后迅速下降,在大约0.1份时,热稳定时间长,初步判断硬脂酸钙含量在0.1份时,稳定性好。
如在核废水中性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。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。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的优势。
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水滑石的基本性能是碱性,表面有很多的羟基;LDHs层间阴离子具有可交换性,可与各种阴离子如无机和有机离子、同多和杂多阴离子以及配合物的阴离子进行交换。
研究表明,水滑石热稳定剂的热稳定效果与层间阴离子和表面羟基有关。CO3
2- 、OH一和硬脂酸阴离子等弱酸盐为层间阴离子时,呈现较好的HC1吸收能力[5]。
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