Page 28 - 《精细化工》2020年第2期

·230· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

酸根（DS）插层的 Zn/Al-LDH 进行剥离，得到了稳 具有一定难度，剥离重组法在组装大体积客体分子
定的 LDH 纳米片胶体溶液。之后研究发现，DS-LDH 方面表现出明显的优势，相比于二次插层更加容易，
在水、甲醇、乙醇、丙醇、己烷中的剥离程度较低， 且通过结合层层组装、静电沉积等技术制备高度有序
形成的胶体溶液稳定性较差，而在丁醇或更高级醇 的纳米复合材料，应用前景广泛，但考虑到剥离的
中则可实现完全剥离，所形成的胶体溶液存放时间 困难以及有机溶剂的污染，未来如何低成本、无污
较长。目前，甲酰胺是在室温下可实现 LDH 充分剥 染地制备出剥离状态的 LDH 是一个重要的发展方向。
离的良好有机溶剂。研究发现，如果层间阴离子与
极性溶剂以及溶剂与溶剂分子之间能形成很强的氢 3 改性 LDH 材料对染料的去除及其吸附
键，就会导致大量的溶剂分子进入到 LDH 层间，进 机理
而使其剥离。由此，以水、甲酰胺或乙二醇等作为
溶剂，采用甘氨酸、丝氨酸等作为层间阴离子，对 LDH 近年来，改性 LDH 材料引起了人们的广泛关
进行剥离，结果表明，甲酰胺可使甘氨酸插层的 LDH 注，由于其层状结构而被称为吸附和反离子的宿主
自发地迅速剥离，是剥离效果优异的有机溶剂 [33] 。 材料，且 LDH 属于阴离子黏土，对阴、阳离子有很
LDH 材料的改性使其具有更加优异的特性，有 强的亲和力，这有助于从废水中去除染料。表 1 列
助于染料废水的处理。除了以上 3 种常用方法外， 举了改性 LDH 材料对染料 MO、刚果红（CR）和
也可以采用层层自组装法改性 LDH 材料，得到以 亚甲基蓝（MB）等的吸附结果。一般来说，pH、
LDH 为主体的功能复合薄膜但需要借助剥离得到 离子强度、温度、吸附剂投加量等实验条件会影响
纳米层，然后利用层间作用力完成组装。由于 LDH 复合材料的吸附能力，结果表明，各种改性方法对
层内空间的限制，对于体积较大或者电荷密度较小 LDH 基复合材料的吸附容量及比表面积等理化性
的客体阴离子活性位，例如：药物、酶分子等，利 质有明显的提升，同时，从表 1 中可以看出，复合
用离子交换法等传统插层方法将其引入 LDH 层间 材料对染料的吸附机理以单层吸附为主。

表 1 LDH 基复合材料对阴、阳离子染料的吸附
Table 1 Adsorption of anionic and cationic dyes by LDH-based materials
比表面积 吸附条件 吸附容量 热力学/ 参考
吸附剂 污染物 2
/(m /g) pH 温度/℃ t/h /(mg/g) 动力学 文献
Fe 3O 4/ZnCr-LDH MO 114 — 25 24 528 Langmuir/— [34]
RGO/Ni/MMO MO — 7 25 16 210.80 Langmuir/二级 [35]
G-(Mg/Al)LDO MO 170.3 4 25 0.5 1062.3 Langmuir/二级 [36]
RGO-NiCr-CO 3-LDH MO 98.2 6.7 25 2 312.5 Langmuir/二级 [37]
C-dot/MgAl-LDH MB — 6 25/35/50 0.33 185/159/127 Langmuir/二级 [38]
CNT/Mg(Al)O CR 148 7 25 2 1250 Langmuir/二级 [39]
MB — 4 25 0.5 30.87 Langmuir/二级 [40]
HB-LDH
Fe/SCD-LDH MB 37.85 7 30 5 85.26 Langmuir/二级 [41]
SNS/MgAl-LDH AR — — 30 2 619.45 Freundlich/二级 [42]
BY2 789.62
Fe 3O 4/MgAl-LDH RR 133 2 25/35/45 0.5 97/99/101 Langmuir/二级 [43]
CR 253/274/289
AR1 92/87/82
注：MMO 为 LDH 煅烧后转化为二价和三价金属的混合氧化物；LDO 为煅烧后的 LDH，其在水相环境中可以恢复到原有的结构；
CNT/Mg(Al)O 是以苯二甲酸阴离子（TA）和 CoFeMgAl-LDH 为前驱体，在氮气气氛下经热解制备的纳米复合材料；RGO 为还原氧
化石墨烯；G 为石墨烯；C-dot 为大量含氧官能团的碳点；CNT 为碳纳米管；HB 为杂多蓝；SCD 为硫酸化环糊精；SNS 为壬烷磺酸钠；
AR 为酸性红；BY2 为碱性黄 2；RR 为活性红；AR1 为酸性红 1。

3.1 阳离子染料 重要模型。
阳离子染料也被称为碱性染料，主要存在于阳 MB 是一种重要的碱性染料，广泛应用于纺织
离子偶氮染料和甲烷染料中，通常以 MB [44-45] 、碱 工业，急性接触 MB 可能会引起人类心率增加、休
性蓝 [46] 、中性红 [47] 、结晶紫 [48] 作为染料吸附研究的 克等症状。因此，PAN 等 [49] 以十二烷基硫酸钠（SDS）