水滑石类阴离子型层状材料在催化中的应用

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1、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(layereddoublehydroxides,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(LayeredDoubleHydroxides,LDHs)o水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石(Hydrotalci

2、te-likecompound),其主休一般由两种金属的氢氧化物构成，因此乂称为层状双经基复合金屈氢氧化物(LayeredDoubleHydroxide,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)oLDHs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的主休层板金属、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冇可调变性。这些结构特点使英在诸多领威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。木文重点综述近

3、年來发展的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屮应用的最新进展。2LDHs的基本结构⑴LDHs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,±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)i_xM(III)x(0H)2]X+(An)x/nmH20,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"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。这种材料是由相互平行的层板组成，位于层板上的二价金屈阳离

4、了M?+可以在一定的比例范围内被离了半径相近的三价金属阳离子M%同晶取代，使得层板带永久正电荷；层间具冇可交换的阴离子以维持电荷平衡。LDHs的结构见图1。Gaiierv■Brucite-likelayei图1水滑石LDHs晶体结构示意图Fig」Crystallitestructureoflayereddoublehydroxide2.1金属离子种类早期研究表明，只要M?+和M*离了半径尺寸与Mg(0.65A)相差不大，就能与轻基发生共价键作用，形成类似氢氧化镁的层状结构从而形成LDHso组成LDHs的二价金属离子有Mg"、Zn2Ni2和Cu"等，

5、三价金属离子有Al3Fe3+和”十等。能够组成LDHs层板的各种M"和M*离子半径值见表1。表1金屈阳离子半径(A)Table1IonicradiumofsomecationsMBeMgCuNiCoZnFeMnCdCa0.300.650.690.720.740.740.760.800.970.9RM3*AlGaNiCoFcMnCrVTiIn0.500.620.620.630.640.660.690.740.760.812.2金属离子摩尔比LDHs的层板化学组成可根据应用需要进行调整。在一定范围内调变原料比，层板化学组成则发主变化，进而导致层板化学性质

6、和层板电荷密度等相应变化。一般认为x值(M%与(M?++m3+)的摩尔比值)在0.2

7、层间离子种类及数量，进而改变LDHs的性能。可插入LDHs层间的阴离子主要有:FClBrT、(C1O4)NO头、(C1O3)(IO3)H2PO4OHCO32SO32S2O32SO42WO?CrO42PO?Fe(CN)63通常，阴离子的体积、数量、价态及阴离子与层板瓮基的键合强度决定了LDHs的层间距大小和层间空间。2.4水合状态在LDHs层板Z间，水分了存在于没有被阴离了占据的位置。通常采用热失重分析來确定LDHs层间的实际水分子含量。LDHs的最人含水量则可以通过理论计算得到。各种计算方法都表明，随着X值的增大(M3+

8、)摩尔比增大，计算所得的LDHs的最大含水量减小。3LDHs的性质〔2】LDHs的结构特点使其