Page 36 - 《精细化工》2022年第1期

·26· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

表 2 含过渡金属元素 LDHs 的潜在组成 [25]
Table 2 Potential composition of LDHs containing transition metal elements [25]
Mg 2+ Ni 2+ Cu 2+ Co 2+ Zn 2+ Fe 2+ Mn 2+ Ca 2+ Li +

r=0.053 nm r=0.069 nm r=0.071 nm r=0.072 nm r=0.074 nm r=0.078 nm r=0.080 nm r=0.098 nm r=0.073 nm
Al 3+
r=0.053 nm – – – – – – – – –
Ga 3+
r=0.061 nm – – – – – – –
Fe 3+ – – – – – – –
r=0.063 nm
Co 3+
r=0.068 nm – – – – – –
Ni 3+ –
r=0.070 nm
Mn 3+
r=0.072 nm – –
Cr 3+
r=0.075 nm – – – –
In 3+ – – –
r=0.076 nm
V 3+
r=0.078 nm – – – –
Ru 3+ – – –
r=0.082 nm
Ti 4+
r=0.056 nm – – – – – –
注：r 为离子半径；–为有效组合。

表 3 LDHs 各种制备方法的原理及优缺点
Table 3 Principles, advantages and disadvantages of different preparation methods of LDHs
制备方法 制备原理 优点 缺点 参考文献
2+
共沉淀法 利用可溶性混合金属盐溶液与 制备方法简单，适用范围广；产物中 M 与 产物结晶度较差；粒子 [26-28]
碱溶液发生沉淀反应形成 LDHs M 物质的量比与初始原料比接近；由不同种 大小不均匀
3+
类盐即可得到不同层间阴离子的 LDHs
尿素分解法 利用尿素水解提供碱性条件形 产物结晶度高，粒径均匀 产物层间 阴离 子可选 [29]
成 LDHs 择性小，为碳酸根
水热法 利用高温高压条件使混合金属 成核与晶化过程分开，产物结晶度高；晶相结 需要高温高压 [26]
盐溶液和沉淀剂反应形成 LDHs 构及晶粒尺寸可调；产物团聚少、粒径分布窄
离子交换法 通过阴离子交换将所需插入的 可合成具有较大阴离子基团的 LDHs；通过控 需在 N 2 保护下进行， [30]
阴离子与水滑石层间的阴离子 制离子交换的反应温度、pH 等即可保持原有 否则空气中的 CO 2 进入
进行交换，得到相应的 LDHs LDHs 的晶相结构，可对层间阴离子的种类和 层间与阴离子进行交换
数量进行设计组装
焙烧复原法 利用 LDHs 的结构记忆效应将 消除了无机阴离子对有机阴离子插层的效应， 制备过程繁琐、晶相不 [31-34]
LDHs 在一定温度下煅烧，生成 常用于制备柱撑 LDHs 单一、结晶性不好
层状复合金属氧化物，再将其置
于特定阴离子溶液中进行结构
重建，形成新的 LDHs
模板法 利用具有纳米结构、形状容易控 产物形貌可控，如球形、多面体等 存在模板的去除过程 [35-36]
制的物质作为模板，得到具有模
板规范形貌与尺寸的 LDHs

3 水滑石的阻燃机理 有阻燃性能的阴离子材料，因此 LDHs 的阻燃性能
较为优异，其阻燃机理主要表现在稀释效应、吸热
利用 LDHs 的二维层板结构可产生物理阻隔效 效应、阻隔效应、催化效应和协同效应。
应，从而有效阻隔气体和热量输送。层板中含有的 （1）稀释效应：LDHs 在受热时，层间通道内
大量金属元素具有催化成炭能力，且层间可插入具 的 CO 3 、结晶水和层板上的羟基等会以 CO 2 和水蒸
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