钙铝水滑石的制备及其应用

作者：申中颖; 王心如; 孟方圆; 种瑞峰; 常志显; 李德亮^*

来源：河南大学学报(自然科学版), 2023, 53(04): 451-481.

DOI：10.15991/j.cnki.411100.2023.04.007

• 钙铝水滑石
• 制备
• 应用
• 吸附
• 催化

层状双金属氢氧化合物(Layered double hydroxides, LDHs)俗称水滑石，是一类二维层状结构的阴离子型粘土矿物.LDHs具有良好的生物和环境相容性，易于制备，成本低，且具有可调节的层板金属元素的种类和数量、层间客体种类、颗粒尺寸和颗粒形状，在吸附、催化、生物医药等领域显示出了良好的应用前景.钙铝水滑石(CaAl-LDHs)是一种层板金属为钙离子和铝离子的水滑石，且应用广泛，吸附、催化等性能优良.目前，已经有许多研究报道了CaAl-LDHs在去除阴离子和重金属阳离子等方面的优势.因此，为了更好地开发CaAl-LDHs,本文对CaAl-LDHs及其改性材料的制备方法与应用进行了分析总结，并比较了它们的优缺点，为其进一步开发提供参考.分析现有文献可以发现：CaAl-LDHs及其改性材料的制备方法主要有共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、离子交换法、机械化学法，其中共沉淀法和水热法是使用较多的制备方法，而由于溶胶凝胶法、离子交换法、机械化学法在经济、环保、比表面积等方面的优势，近些年也引起了科研工作者的关注.在应用方面，相比于在生物医药、阻燃等领域的应用，CaAl-LDHs更多用于吸附和催化领域.由于单一的CaAl-LDHs存在易团聚、活性位点少、可回收性差等不足，使其很难达到较好的效果.通过改性处理可以达到增加活性位点、改善易团聚和可回收性差等目的，进而提高了其在吸附、催化等领域的竞争力.形成复合材料、煅烧、插层是当前常用的对CaAl-LDHs进行改性的方法.另外，由于多种金属之间的协同作用，在CaAl-LDHs层板引入Mg2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+等第三种或第四种金属也是提高吸附、催化等性能的策略.加强CaAl-LDHs形成机理和循环使用研究、开发形貌和性能优异的制备方法、探索工艺制备条件和规模应用将是未来重要的研究方向.

• 单位
  化学与分子科学学院; 河南大学