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水滑石类化合物的结构及其制备方法
水滑石（也称为氢氧化铝镁石）是一种含有镁离子和氢氧化铝离子的
层状结构矿物，其化学式为Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。
其结构是由氢氧化
铝的层和镁的八面体水合物层交替堆叠而成，CO3基团位于氢氧化铝层和
镁层之间。
水滑石经常被用于制备高吸附能力和高比表面积的材料。
以下
是水滑石的制备方法：
1.热水法：将氢氧化铝和硫酸镁混合，加入适量的水并在高温下混合，然后冷却，产生层状水滑石结构。
2.水热法：将氢氧化铝和硝酸镁以及一定量的水混合，然后在高温高
压下进行反应，产生层状水滑石结构。
3.溶胶-凝胶法：首先制备氢氧化铝和硝酸镁的溶胶，然后将两种溶
胶混合，制备成凝胶状态并在高温下进行煅烧，得到层状水滑石。
4.氧化镁和铝反应法：将氧化镁和铝以一定摩尔比混合，然后进行高
温反应，生成层状水滑石结构。
水滑石类材料（LDH）是一种由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键组装而成的化合物，具有合成方法简单等优点，被广泛应用于光电催化等领域。
在析氧反应（OER）中，由于四电子转移过程和缓慢的反应动力学，电催化反应受到一定限制。
科研团队通过使用一步水热法制备了三金属NiFeY水滑石材料。
Y元素的引入不仅改变了催化剂的材料结构，而且提高了其导电性，加强了金属元素之间的相互作用，增强了OER活性。
当这种助催化剂修饰到半导体上时，会影响光电催化反应中电子空穴传输，从而导致在半导体内部和表界面发生电荷的二次复合。
因此，如何设计高活性的水滑石基助催化剂材料提高半导体光电催化性能成为当前研究领域的重点。
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。
孔婷婷等：锂铝基类水滑石的制备及其光催化性能表征文章编号：〇〇：|-973：1(2016)：12-：12255-06丄2255锂铝基类水滑石的制备及其光催化性能表征孔婷婷，张颖萍，张亚刚，周安宁(西安科技大学化学与化工学院，西安7丄0054)摘要：c o2作为温室气体的主要成分，其捕集与光催化利用已成为减排的主要手段。
高效节能的c o2吸附剂 和光催化剂的制备成为近年来研究的热点。
本文采用共沉淀法，制备了一系列类水滑石Li/A1-LD H S(Li/A1-layered double hydroxides)催化剂。
通过原子吸收光谱（A A S)、X射线衍射（XRD)、扫描电镜（SEM)、热重分析 (T G)、紫外可见分光光度计（U V)等技术对样品进行表征。
考察了不同制备条件（p H值、水浴时间）及Ti4的添 加对类水滑石的结构、形貌及C02光催化性能的影响。
结果表明，p H值在7〜8,水浴时间为36h时的L i A l- L D H s结晶度最好。
不同摩尔比的Li/A l-L D H s均具有光催化反应活性；T i J i A l-L D H s的光催化性能较好，C H,产率较高。
关键词：C〇2;光催化；类水滑石；Li/A l-LD H s;T i;甲烷中图分类号：TQ424.丄文献标识码：A DOI：丄0.3969/j.issn.丄00丄-973丄.201 6.丄2.0450 引言类水滑石，亦被称为层状双金属氢氧化物（L D H s，lay ered double h y d ro x id es)，因其阳离子可替代性及阴离子可交换性，在吸附剂、催化剂的制备等诸多方面 应用广泛[-4]。
W alsp u rg er 等[5-8]对 M g 基 L D H s 的C〇2捕集性能进行了研究，发现在常压、中温条件下，其C〇2吸附效果最好。
Y e等[9]采用共沉淀法合成了不同摩尔比的C u/A l-L D H s,并研究了其C〇2吸附性 能。
Co-Cu-Al水滑石的合成及对NO+CO反应性能的研究李惠娟;蒋晓原;陈顺林;郑小明【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2006(22)4【摘要】本文研究了Co-Al水滑石中加入过渡金属(M)离子后对NO+CO反应的活性.结果表明Co-Al上引入Cu离子对NO+CO反应具有较高的催化活性;以Co-Cu-Al水滑石为研究对象,考察了Co和Cu含量的变化对NO+CO反应活性的影响,发现Co-Cu-Al对NO+CO反应存在一个最佳Co和Cu的含量配比;当nCo:nCu:nAl=5:3:1时,其催化活性为最佳,在反应温度120℃时,NO的转化率达100%;XRD结果表明Co-Cu-Al经450℃焙烧2 h后已有少量的尖晶石相形成,随焙烧温度的提高尖晶石相增多,尖晶石相的形成对催化还原NO有明显的影响;NO-TPD-MS结果表明NO吸附在Co-Cu-Al上的热脱附产物经质谱跟踪能检测到NO(m/e=30)、N2O(m/e=44)、N2(m/e=28)和O2(m/e=32)等4种脱附物种,推测低温脱附物种为吸附在弱位上的NO,而高温脱附物种为吸附在强位上的NO,400℃焙烧的Co-Cu-Al水滑石上NO的脱附峰温略低于600℃焙烧的,NO在Co-Cu-Al表面的解离是NO+CO反应的速控步骤.【总页数】6页(P633-638)【作者】李惠娟;蒋晓原;陈顺林;郑小明【作者单位】浙江大学理学院化学系催化研究所,杭州,310028;浙江大学理学院化学系催化研究所,杭州,310028;浙江大学理学院化学系催化研究所,杭州,310028;浙江大学理学院化学系催化研究所,杭州,310028【正文语种】中文【中图分类】O614.41;O614.121;O611.62【相关文献】1.微波晶化法合成水滑石类催化剂上苯酚羟基化反应的研究 [J], 陈春霞;徐成华;冯良荣;张术栋;邱发礼2.Cu/ZnO/Zn-Al水滑石催化剂的制备及在富CO2合成气制甲醇反应中的催化性能 [J], 于杨3.Mg/Al水滑石和Zn/Al水滑石对微囊藻的去除性能研究 [J], 秦芳;蒋钦凤;王婷;王玉荣;冯吉庆;陈金毅4.以水滑石及类水滑石为前体的Mg/Al、Co/Al及Co/Mg/Al混合氧化物的合成、表征和异丙醇催化性能 [J], 刘炳华;张惠良;沈俭一5.水滑石基复合催化剂的限域热转化合成及高效降解四环素性能研究 [J], 郎集会;吴思;刘芯宇;梁慧聪;许冰燕;陈诺;孙可心因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水滑石负载钯纳米晶的制备及其在suzuki偶联反应中催化机理的研究一、引言水滑石负载钯纳米晶是一种具有优异催化性能的催化剂。
本文将对水滑石负载钯纳米晶的制备方法进行探讨，并讨论其在suzuki偶联反应中的催化机理。
二、水滑石负载钯纳米晶的制备方法2.1 水滑石的选择和处理2.1.1 水滑石的选择•考虑水滑石的晶体结构和表面活性，选择适宜的水滑石作为载体材料。
•优先选择经过预处理的水滑石，如酸处理、热处理等。
2.1.2 水滑石的处理1.清洗水滑石：使用溶剂或去离子水对水滑石进行清洗，去除杂质。
2.干燥水滑石：将清洗后的水滑石在真空条件下进行干燥，以去除残留的溶剂和水分。
2.2 水滑石负载钯纳米晶的合成2.2.1 钯纳米晶的制备1.溶剂热法：在溶剂中加入适量的钯盐，加热搅拌，得到钯纳米晶。
2.化学还原法：将钯盐溶液与还原剂混合，可以得到钯纳米晶。
2.2.2 水滑石负载钯纳米晶的制备1.浸渍法：将制备好的钯纳米晶与水滑石进行浸渍，待水滑石充分吸附钯纳米晶后，进行干燥。
2.沉积法：在水滑石表面形成钯纳米晶的包覆层，通过化学气相沉积、溶胶-凝胶法等方法实现。
2.3 水滑石负载钯纳米晶的表征•使用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面形貌。
•通过X射线衍射（XRD）测定样品的晶体结构。
•利用透射电子显微镜（TEM）研究钯纳米晶的分散性和粒径分布。
•进行比表面积测定、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征手段。
三、水滑石负载钯纳米晶在suzuki偶联反应中的催化机理研究3.1 suzuki偶联反应简介•suzuki偶联反应是一种重要的碳-碳键形成反应，常用于构建芳香化合物。
•反应中使用的催化剂对反应的效果具有重要影响。
3.2 水滑石负载钯纳米晶在suzuki偶联反应中的应用3.2.1 实验条件•反应温度、反应时间、溶剂等实验条件的选择。
3.2.2 催化机理1.钯纳米晶与底物的吸附：钯纳米晶上的活性位点与底物发生吸附作用。
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。
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]。
水滑石的独特催化结构
水滑石的独特催化结构主要有以下几点：
1. 层状结构：水滑石具有独特的层状结构，这种结构可以提供大量的活性位点，增加反应物分子在层状结构中的扩散速度和接触面积，有利于催化反应的进行。
2. 阴离子可调变性：水滑石的层间阴离子可以调变，通过改变层间阴离子的种类和数量，可以调控水滑石的催化性能。
这种调变性为设计具有特定催化性能的水滑石材料提供了可能。
3. 酸碱催化性：水滑石的层板和层间均具有酸性和碱性，这使其可以适用于酸性和碱性催化反应。
4. 多功能性：水滑石具有良好的多功能性，可以根据不同的催化需求进行结构设计，例如：可采用共沉淀法制备复合氧化物负载的水滑石催化剂，使其既具有水滑石的层状结构，又具有负载物的催化特性。
综上所述，水滑石的独特催化结构为其在催化领域的应用提供了广泛的可能性。
通过对其结构的精细调控，可以进一步拓展其在多种催化反应中的应用范围。
