镍铝层状双金属氢氧化物的亲油改性及其吸油性能

引用本文

王金玺, 党睿, 马向荣, 刘洁莹, 张宇鑫, 罗娇, 张鑫玲. 镍铝层状双金属氢氧化物的亲油改性及其吸油性能[J]. 工业催化, 2018,26(9): 30-34.
Wang Jinxi, Dang Rui, Ma Xiangrong, Liu Jieying, Zhang Yuxing, Luo Jiao, Zhang Xinling. Lipophilic modification and oil absorption properties of Ni-Al layered double hydroxides[J]. Industrial Catalysis, 2018,26(9): 30-34. 复制到剪切板

DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2018.09.006
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镍铝层状双金属氢氧化物的亲油改性及其吸油性能

王金玺^*, 党睿, 马向荣, 刘洁莹, 张宇鑫, 罗娇, 张鑫玲

榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000

通讯联系人:王金玺。

作者简介:王金玺,1985年生,男,陕西省榆林市人,硕士,实验师,主要从事化工催化剂的制备及其应用研究。

收稿日期: 2018-06-13

基金资助: 国家自然科学基金项目(51762042); 陕西省科技厅计划项目(2018GY-086; 2016SF334); 榆林市产学研合作项目(2016CXY-03)

摘要

Ni²⁺与Al³⁺物质的量比为3:1,尿素为沉淀剂,通过水热合成技术制备镍铝层状双金属氢氧化物层状材料(
$Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$)。以$Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$)为前驱体,分别与NaCl和十二烷基磺酸钠[$CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}Na$]进行离子交换反应得到$Ni^{2+}-Al^{3+}-CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}-LDHs$新型吸附剂材料。将$CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}$亲油客体负载到Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层状材料层间,实现镍铝层状双金属氢氧化物的亲油改性。利用$Ni^{2+}-Al^{3+}-CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}-LDHs$复合材料对含油污水进行处理,结果表明,镍铝层状双金属氢氧化物亲油改性后增强了LDHs的亲油吸附性能。

关键词: 催化化学; 改性;
$Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$; 插层组装

中图分类号:TQ138.1;TQ423.1;TQ426.8

Lipophilic modification and oil absorption properties of Ni-Al layered double hydroxides

Wang Jinxi^*, Dang Rui, Ma Xiangrong, Liu Jieying, Zhang Yuxing, Luo Jiao, Zhang Xinling

School of Chemistry and Chemical Engineering,YuLin University,YuLin 719000,Shannxi,China

Abstract

$Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$ was prepared by homogeneous precipitation method with urea as precipitant,Ni²⁺and Al³⁺ molar ratio of 3:1.$Ni^{2+}-Al^{3+}-CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}-LDHs$ was successfully synthesized through ion exchange of $Ni^{2+}-Al^{3+}-CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}-LDHs$ with NaCl and dodecyl sulfonic acid [$CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}$] respectively to load lipophilic $CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}$ into interlayer space of $Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$.$Ni^{2+}-Al^{3+}-CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}-LDHs$ was used as an adsorbent for treatment of oil containing wastewater.The experiment results indicated that modification of $Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$ with dodecyl sulfonic acid [($CH_{3}(CH_{2})_{11}SO_{3}^{-}$] ion enhanced oil adsorption properties .

Keyword: catalytic chemistry; modification;
$Ni^{2+}-Al^{3+}-CNO^{-}-Co_{3}^{2-}-LDHs$; intercalation assembly

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层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种层状化合物, 其主体骨架层板上的二价和三价金属元素具有可调变性, 可以被其他金属离子取代^{[1, 2]}。LDHs作为吸附剂, 具有比表面积大和热稳定性好的优点, 通过吸附反应能够有效去除废水中污染物, 在废水处理领域中具有重要的应用价值^{[3, 4, 5, 6]}。LDHs吸附无机离子具有较好的效果, 但对一些亲油有机分子吸附效果较差。LDHs材料层间具有离子交换性能^{[7, 8]}, 利用该特性可将一些亲油性客体阴离子引入LDHs层间, 进行亲油改性, 可以有效增强其对有机污染物的吸附能力。镍铝层状双金属氢氧化物层状材料(Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs)吸附性能强, 不宜团聚, 因此, 选择其作为主体层板, 与客体十二烷基磺酸根[CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ ]进行插层组装制备复合亲油材料。这种复合材料可通过十二烷基磺酸根的亲油作用有效去除水体中污染物质^[9]。此外, 将体积较大CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 插入到层间, 可制得有机LDHs的同时, 其层间距增大, 进一步增强了对有机类污染物的去除效果。

本文采用均相沉淀法通过水热合成技术制备镍铝层状双金属氢氧化物(Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs), 以其作为前驱体, 分别与NaCl和十二烷基磺酸钠[CH₃(CH₂)₁₁SO₃Na]进行离子交换反应, 将CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 负载到Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs层间, 制备Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs新型吸附剂材料, 并对含油污水进行处理。

1 实验部分

1.1 试剂

Ni(NO₃)₂· 6H₂O, 宜兴市化学试剂厂; 尿素, 江阴市化学试剂厂有限公司; Al(NO₃)₃· 9H₂O, 沈阳化学试剂厂; CH₃(CH₂)₁₁SO₃Na, 郑州派尼化学试剂厂。

材料制备和洗涤所用水均为去离子水。

1.2 样品表征

采用布鲁克X射线粉末衍射仪(XRD)对样品进行物相分析和表征, Cu靶, λ =0.154 06 nm, 工作电压40 kV, 工作电流40 mA, 扫描速率5° · min^-1, 扫描范围2° ~ 70° 。

采用德国蔡司场发射扫描电子显微镜(SEM)观察样品的微观形貌和片层结构。

采用德国布鲁克公司TENSOR27型傅里叶红外光谱仪, KBr压片法对样品进行红外光谱表征, 分析材料层间阴离子的种类。

采用牛津EDS能谱仪对样品中镍、铝、碳和氧含量进行分析。

1.3 Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs制备

称取0.600 6 g尿素, 溶解于100 mL超纯水中, 再分别称取0.375 1 g 的Al(NO₃)₃· 9H₂O和0.872 4 g的Ni(NO₃)₂· 6H₂O加入溶液中, 搅拌均匀后超声振荡5 min, 使反应体系中的Ni²⁺、Al³⁺和CO(NH₂)₂浓度分别为30 mmol· L^-1、10 mmol· L^-1和100 mmol· L^-1。将混合溶液转移至100 mL聚四氟乙烯反应釜内胆中, 放入不锈钢高压反应釜中密封, 并将其固定在均相反应器中。调节均相反应器温度为150 ℃, 控制反应釜转速为10 r· min^-1, 反应时间为24 h, 反应结束后取出产物, 冷却至室温后进行洗涤、减压抽滤、自然阴干和研磨, 得到Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs。

1.4 Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs制备

将500 mL去离子水加入圆底烧瓶中, 除去水中CO₂(煮沸后通入氮气)。称一定量 NaCl固体加入圆底烧瓶中, 使三径圆底烧瓶的中Cl^-浓度为1.5 mol· L^-1。然后量取0.19 mL浓HCl加入圆底烧瓶中, 控制溶液pH约为5.5。称取0.5 g的Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs加入含有NaCl和HCl圆底烧瓶溶液中, 并在磁力搅拌器上进行搅拌, 搅拌过程中通入氮气排除烧瓶中的空气后进行密封。磁力搅拌8 h后静置, 所得产物经去离子水(必须除去水中CO₂)洗涤、减压过滤和室温干燥, 得到镍铝层状双金属层状氢氧化物中间体Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs层状材料。

1.5 Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs制备

采用离子交换法制备。称取十二烷基磺酸钠8.1413 g加入装有300 mL去离子水(除去CO₂)的单口圆底烧瓶中, 待其充分溶解后, 再称取0.3g的Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs加入溶液中, 将单口圆底烧瓶置于磁力搅拌器上, 边搅拌边通入氮气(10 min)以排尽圆底烧瓶中空气后进行密封, 置于磁力搅拌器上搅拌8 h后静置。所得产物分别用无水乙醇和去离子水(除去CO₂)洗涤, 迅速减压抽滤并进行室温干燥, 最后得到具有层状结构的Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs。

1.6 吸附除油首先配置浓度为10 μ L· L^-1含油污水500 mL, 分别量取80 mL加入2个圆底烧瓶中。然后称取80 mg的Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs和Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs分别置于2个圆底烧瓶中, 进行震荡吸附反应, 吸附60 min, 吸附达到饱和, 取上清液, 用日本岛津2700型紫外分光光度计, 波长258 nm条件下测萃取液吸光度, 根据国标SY/T 0530-93绘制吸光度-浓度标准曲线, 同时计算出镍铝层状双金属层状氢氧化物亲油改性前后的除油率R以及其饱和吸附量Q。

R= $\frac{c_{0} - c_{1}}{c_{0}}$ × 100%

Q=(c₀-c₁)× $\frac{V}{m}$

式中, c₀为初始污水含油量浓度, μ L· L^-1; c₁为用吸附剂处理后水中含油量浓度, μ L· L^-1; V为所处理的含油污水体积, L; m为加入吸附剂质量, g。

2 结果与讨论

2.1 XRD

图1为不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的XRD图。

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	图1 不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的XRD图Figure 1 XRD patterns of Ni²⁺-Al³⁺-LDHs with different anionic intercalation (a)Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs; (b) Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs; (c) Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs

由图1可知, 观察到的特征衍射峰均为镍铝层状双金属氢氧化物材料衍射峰, 在2° ~70° 未发现其他材料特征晶面对应的衍射峰, 证明合成了纯度较高的Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs新材料。其中, 006晶面平面间距为003晶面平面间距的1/2, 出现的平行晶面表明样品的结构特征为层状^[10], 根据层间距d=d₀₀₃=2d₀₀₆计算出层间距为0.768 nm。Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs材料在NaCl和HCl的混合体系处理后, 得到产物Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs, 该产物的d₀₀₃晶面向低角度方向移动, 层间距由0.768 nm增至0.787 nm, 说明体积较大的Cl^-通过离子交换反应取代了C ${O_{3}}^{2 -}$ , 层间通道变大。从图1还可以看出, Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs的003和006两个晶面的特征衍射峰尖锐并且比较强, 说明交换后的产物晶相结构比较完整, 结晶度较高, 为其后续进行亲油改性奠定了基础。Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs前驱体与CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 进行离子交换反应后得到Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs, 其层间距急剧增至2.453 nm, 实现了Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs的亲油改性, 该产物衍射峰的对称性较好, 没有杂峰, 基线比较低平, 表明最终合成的Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs材料有很强的结构规整性, 纯度较高^[11]。

2.2 FT-IR

图2为不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的FT-IR谱图。

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	图2 不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的FT-IR谱图Figure 2 FT-IR spectra of Ni²⁺-Al³⁺-LDHs with different anionic intercalation (a)Ni²⁺-Al³⁺-C $O_{3}^{2 -}$ -LDHs; (b)Ni²⁺-Al³⁺-Cl^--LDHs; (c) Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs

从图2a可以看出, 在794 cm^-1处振动吸收带由Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs层间碳酸根中的O-C-O弯曲振动引起, 在1 359 cm^-1处尖的吸收峰归属于碳酸根中的C-O伸缩振^[12]。产物中水分子的弯曲振动在1 637 cm^-1处, 层间水分子中O— H键和层板上O— H键在3 410 cm^-1和3 441 cm^-1处产生伸缩振动^[13], 得出Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs的层间主要有C ${O_{3}}^{2}^{-}$ 和部分H₂O。C $l^{-}$ 插入到Ni²⁺-Al³⁺-LDHs后, LDHs结构中归属于金属氧键、层间水分子中O— H键以及层板上O— H键的吸收峰没有变化, 而在1 373 cm^-1和748 cm^-1处归属于C ${O_{3}}^{2 -}$ 的伸缩振动和处的弯曲振动峰消失(图2b), 表明Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层间的C ${O_{3}}^{2}^{-}$ 基本被C $l^{-}$ 取代(C $l^{-}$ 在红外光谱图中没有吸收), 与XRD结果一致, 说明C $l^{-}$ 插层到Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层间。CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 取代Cl^-插入到Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层间后(图2c), 在2 934 cm^-1和2 925 cm^-1处分别出现了CH₃和CH₂的吸收峰, 同时在1 046 cm^-1处出现了S $O_{3}^{-}$ 的吸收峰^[14], 表明镍铝层状双金属氢氧化物层间引入了CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 亲油客体。

2.3 SEM

图3为不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的SEM照片。

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	图3 不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的SEM照片Figure 3 SEM images of Ni²⁺-Al³⁺-LDHs with different anionic intercalation

从图3可以看出, 不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDHs的形貌均为片层状。Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2 -}$ -LDHs的片层结构边缘清晰, 分散性较好, 没有团聚和簇拥生长现象, 片层结构平铺排列, 具有较大的片层结构, 片层横向尺寸约为200 nm, 厚度约50 nm。Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs的片层结构很清晰, 分散性较好, 离子交换反应过程虽然有部分层状边缘破损, 但仍然是典型的层状双金属氢氧化物结构, 与Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs前驱体形貌类似。表明镍铝层状双金属氢氧化物在亲油改性过程中保持了较好的层状结构。

2.4 EDS

对合成产物Ni²⁺-Al³⁺- CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs进行EDS元素分析, 结果见图4。

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	图4 Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs的点扫描能谱Figure 4 EDS spectrum of Ni²⁺-Al³⁺- CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs

由图4可知, 在Ni²⁺-Al³⁺- CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs层状材料的层板上检测到镍、铝金属元素, 同时发现了均匀分布的碳、氧和硫元素, 归属于Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层间插入了CH₃(CH₂)₁₁S $O_{3}^{-}$ 中的碳链[CH₃(CH₂)₁₁-]和磺酸基(S ${O_{3}}^{-}$ ), 与FT-IR结果一致。Ni²⁺-Al³⁺- CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs中的元素含量为:ω (Ni)=25.33%, ω (Al)=3.89%, ω (S)=4.60%, ω (O)=39.18%, ω (C)=20.74%, 镍、铝含量与实验时加入的比例(Ni²⁺与Al³⁺物质的量比3: 1)基本相符。

2.5 处理含油废水

图5是Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs和Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs分别处理100 mL浓度为10 μ L· L^-1含油污水后的紫外-可见吸收光谱图。

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	图5 不同阴离子插层Ni²⁺-Al³⁺-LDH处理含油废水后的紫外光-可见吸收光谱Figure 5 UV-Vis absorption spectra of Ni²⁺-Al³⁺-LDHs with different anionic intercalation after treatment of oil containing wastewater (a)不加吸附剂; (b)Ni²⁺-Al³⁺-C $O_{3}^{2 -}$ -LDHs; (c)Ni²⁺-Al³⁺- CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs

由图5a可见, 含油废水的特征峰在最大吸收波长258 nm处。加入Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs, 含油废水在最大吸收波长258 nm处的特征峰没有明显降低, 表明含油污水中的油只有少量被Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs吸附, 吸油性能较差。而加入Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs后, 含油废水在最大吸收波长258nm处的特征峰明显减弱并且没有新的特征峰生成。通过计算, Ni²⁺-Al³⁺-C ${O_{3}}^{2}^{-}$ -LDHs和Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs除油率分别为30.83%和88.24%, Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs除油率明显提高, 表明CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 改性Ni²⁺-Al³⁺-LDHs后的吸油性能增强。CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 的排列方式使LDHs层间空间明显增大, 其长链烃亲油基团也很容易暴露, 与含油废水中的油类有机物质相互作用使LDHs亲油性能增强。Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ -LDHs对油的饱和吸附量为5.67 μ L· g^-1。

3 结论

(1) Ni²⁺与Al³⁺物质的量比为3: 1, 以Ni(NO₃)₂· 6H₂O和 Al(NO₃)₃· 9H₂O为原料, 尿素为沉淀剂, 采用水热合成技术制备了形貌均一规整的镍铝层状双金属氢氧化物层状材料。

(2) 镍铝层状双金属氢氧化物前驱体分别与NaCl、十二烷基磺酸根离子[CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ ]进行离子交换反应, 成功实现了十二烷基磺酸根离子负载镍铝层状双金属氢氧化物, 实现对材料的亲油改性。

(3) 镍铝层状双金属氢氧化物亲油改性后导致其层间空间增大, 其层间负载的CH₃(CH₂)₁₁S ${O_{3}}^{-}$ 的长链烃亲油基团增强了材料亲油吸附性能, 除油率88.24%。镍铝层状双金属氢氧化物亲油改性拓展了层状氢氧化物的应用范围, 增强了其在废水领域中的应用价值。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

文献选项

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. Research progress on hydrotalcite-like composite material in industrial wastewater treatment[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2014, 33(9): 2249-2253.

摘　要：类水滑石复合材料因具有良好的吸附性能及理化性能在工业废水处理领域备受关注。文中介绍了类水滑石复合材料的制备方法,综述了类水滑石复合材料在各类工业废水中的应用研究状况,并对今后该类复合材料的研究方向进行了展望。

... LDHs作为吸附剂,具有比表面积大和热稳定性好的优点,通过吸附反应能够有效去除废水中污染物,在废水处理领域中具有重要的应用价值^[3,4,5,6] ...

2007

0.0

杨桂英, 刘温霞. 水滑石的制备及应用研究[J]. 中国非金属矿工业导刊, 2007, (3): 14-17.

Yang

Guiying

, Liu

Wenxia

. The preparation and application of hydrotalcite[J]. China Non-Metallic Mining Industry Herald, 2007, (3): 14-17.

... LDHs作为吸附剂,具有比表面积大和热稳定性好的优点,通过吸附反应能够有效去除废水中污染物,在废水处理领域中具有重要的应用价值^[3,4,5,6] ...

2013

0.0

... LDHs作为吸附剂,具有比表面积大和热稳定性好的优点,通过吸附反应能够有效去除废水中污染物,在废水处理领域中具有重要的应用价值^[3,4,5,6] ...

1990

0.0

... LDHs材料层间具有离子交换性能^[7,8],利用该特性可将一些亲油性客体阴离子引入LDHs层间,进行亲油改性,可以有效增强其对有机污染物的吸附能力 ...

2006

0.0

... LDHs材料层间具有离子交换性能^[7,8],利用该特性可将一些亲油性客体阴离子引入LDHs层间,进行亲油改性,可以有效增强其对有机污染物的吸附能力 ...

1991

0.0

... 这种复合材料可通过十二烷基磺酸根的亲油作用有效去除水体中污染物质^[9] ...

2017

0.0

... 其中,006晶面平面间距为003晶面平面间距的1/2,出现的平行晶面表明样品的结构特征为层状^[10],根据层间距d=d₀₀₃=2d₀₀₆计算出层间距为0 ...

2017

0.0

... 453 nm,实现了Ni²⁺-Al³⁺-C O32--LDHs的亲油改性,该产物衍射峰的对称性较好,没有杂峰,基线比较低平,表明最终合成的Ni²⁺-Al³⁺-CH₃(CH₂)₁₁S O3--LDHs材料有很强的结构规整性,纯度较高^[11] ...

2014

0.0

马向荣, 刘宗怀. 柠檬酸三钠对$Co^{2+}$-$Ni^{2+}$-$Fe^{3+}Co_{3}^{2-}-LDHs$形貌及其离子交换性能的影响[J]. 无机材料学报, 2014, 29(12): 1306-1312.

Co2+-Ni2+-Fe 3+ -CO 3 2- -LDHs (layered double hydroxides, LDHs) materials were synthesized by using trisodium citrate (TSC) assisted homogeneous precipitation technology. The influences of TSC amount on the basal spacing and morphology of the obtained materials were investigated by changing TSC amount from 0.6 mmol/L to 3.0 mmol/L. Then the deintercalation of carbonate ions from a Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -CO 3 2- -LDHs materials with different basal spacing and shape morphology were investigated by socking in a NaCl-HCl mixed solution. The results indicated that LDHs with basal spacing of 0.776 nm and well-defined hexagonal shapes was obtained when TSC optimized amount was between 0.6–1.0 mmol/L, exhibiting a good anion exchange property. Thus a series of materials intercalated by ClO 4 - , SO 4 2- , NO 3 - , MnO 4 - and CH 3 (CH 2 ) 11 SO 3 - anions were obtained. When TSC amount was up to 1.5 mmol/L, a new layered structure of LDHs with basal spacings of 0.770 nm and 0.691 nm was observed with rose-like morphology consisting of reunion hexagonal shapes, decreasing its anion exchange property. When TSC amount was further increased to 3.0 mmol/L, the layered structure of LDHs with a basal spacing of 0.681 nm was observed with ball-shaped like morphology consisting of reunion hexagonal shapes, leading to its anion exchange property disappear.

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, YuLin University, Yulin 719000, China; 2. School of Materials Science and Engineering Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

Co 2+ /Ni 2+ /Fe 3+ 摩尔比为0.5/3/1, 采用络合剂柠檬酸三钠协助均相沉淀技术, 制备了Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -LDHs层状材料, 研究了柠檬酸三钠用量对Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ LDHs层间距及形貌的影响。在此基础上, 研究了不同层间距和不同形貌Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -CO 3 2- -LDHs层状材料的离子交换性能, 即Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -LDHs层状材料在NaCl-HCl的离子交换体系中进行阴离子交换反应, 生成Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -Cl – -LDHs层状材料。研究结果表明: 当柠檬酸三钠用量为0.6~1.0 mmol/L时, 所制备的LDHs层间距为0.776 nm, 片层结构分散性较好, 产物的较大层间距和较好形貌使其仍保持良好的离子交换性能, 并通过离子交换反应可分别得到 ClO 4 - 、SO 4 2- 、NO 3 - 、MnO 4 - 及CH 3 (CH 2 ) 11 SO 3 - 插层Co 2+ -Ni 2+ -Fe 3+ -LDHs层状衍生材料; 当柠檬酸三钠用量在1.5 mmol/L时, 所制备的LDHs层间距为0.770 nm和0.691 nm, 片层结构团聚并成玫瑰花形貌, 使得客体离子较难插入到层间, 产物的离子交换性能降低; 当柠檬酸三钠的量增加到3.0 mmol/L时, 得到的LDHs层间距为0.681 nm, 片层结构变小, 团聚现象加剧, LDHs片完全交错生长成球状形貌, 产物完全失去了离子交换性能。

... 从图2a可以看出,在794 cm^-1处振动吸收带由Ni²⁺-Al³⁺-C O32--LDHs层间碳酸根中的O-C-O弯曲振动引起,在1 359 cm^-1处尖的吸收峰归属于碳酸根中的C-O伸缩振^[12] ...

2010

0.0

... H键在3 410 cm^-1和3 441 cm^-1处产生伸缩振动^[13],得出Ni²⁺-Al³⁺-C O32--LDHs的层间主要有C O32-和部分H₂O ...

2011

0.0

... CH₃(CH₂)₁₁S O3-取代Cl^-插入到Ni²⁺-Al³⁺-LDHs层间后(图2c),在2 934 cm^-1和2 925 cm^-1处分别出现了CH₃和CH₂的吸收峰,同时在1 046 cm^-1处出现了S O3-的吸收峰^[14],表明镍铝层状双金属氢氧化物层间引入了CH₃(CH₂)₁₁S O3-亲油客体 ...