Page 91 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 蒋柱武，等: 层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略 ·1241·

续表 1
改性 S BET/ 吸附容量/ 再生 参考
污染物 吸附剂 2 吸附机理
方法 (m /g) (mg/g) 方法 文献
Ti + Zr-MOF/NiCo-LDH 402.0 711.8 静电引力、氢键、π-π 键、表面 HNO 3 [38]
络合
煅烧 腐殖酸 磁性 ZnAl-LDO 80.0 173.6 静电引力 煅烧 [39]
酸性蓝 ZnAl-LDO 169.2 1587.0 结构重建、静电引力 煅烧 [40]
I – MgFe-LDO 44.3 317.2 结构重建、静电引力 — [41]
复合 甲基橙/刚果红 碳纤维/NiFe-LDH 232.0 323.6/448.4 静电引力 NaOH [42]
2+
组装 Se /SeO 4 2– GO/MgAl-LDH 62.5 2.4/0.8 离子交换、配位络合、静电引力 NaNO 3+ [43]
HNO 3
4+
包埋 Cr 沸石/ZnAl-LDH — 0.3 静电引力、离子交换 NaCl [44]
亚甲基蓝 Alg/MgAl-Su-LDH 11.1 653.5 静电引力、π-π 键 HCl [45]
甲基橙 PAM-CoAl-LDH — 25.1 静电引力 — [46]
2+
制膜 Cu /亚甲基蓝 GO/PVDF/MgAl-LDH — — 静电引力、表面络合、氢键 乙醇 [47]
双氯芬酸钠/四环素 CA/MgAl-SDS-LDH — — 静电引力、氢键 — [48]
注：CS：壳聚糖；FA：富里酸；PANI：聚苯胺；GO：氧化石墨烯；Alg：海藻酸钠凝胶；Su：杯[4]芳烃磺酸钠；PAM：聚丙
烯酰胺；PVDF：聚偏二氟乙烯；CA：醋酸纤维素；SDS：十二烷基硫酸钠；MOF 为金属有机框架；LDO 为混合金属氧化物；S BET：
比表面积。

1.1 插层 物 [2,22] 、钼酸盐 [29] 、三聚磷酸盐 [30] 等）常利用此方
作为一种由主体（金属氢氧化物）和客体（层 式与 LDHs 结合。
间阴离子和水分子）共同构成的层状结构吸附材料， 1.1.1 有机阴离子插层
LDHs 表现出相对较弱的层间结合，因此其层状结 有机阴离子含有丰富的官能团，通过共沉淀或
构具有优异的膨胀性能。利用该特性的优势，以层 离子交换等过程将其引入 LDHs 层间能够显著增强
状金属层板作为主体结构，向 LDHs 层间引入外来 LDHs 对目标污染物的吸附能力 [26,31-32] 。此外，有
物种，引发材料结构上的变化，即可提高 LDHs 的 机阴离子的引入还能显著扩大 LDHs 的层间距，阻
吸附性能、选择性、使用寿命以及热稳定性，并降 碍 LDHs 纳米片的堆积，从而增加了 LDHs 的比表
低其分离或提纯的难度 [19-21] 。调节插层阴离子的种 面积和活性吸附位点数量，促进更快的污染物吸附
类，可改变 LDHs 的形貌特性，提供更多孔隙和活 动力学和更大的吸附容量 [25,33] 。氨基酸是一类较常
性吸附位点 [22] ；调节插层阴离子的数量，则可控制 见的插层有机分子，ZHANG 等 [32] 通过共沉淀法将
LDHs 的层间距，增加 LDHs 的选择性吸附能力 [23] 。 含有丰富官能团（氨基、羧基和疏基等）的 L-半胱
LDHs 的阴离子交换能力取决于层间阴离子的类型， 氨酸（Cys）插入 MgAl-LDH 层间制得了 MgAl-Cys-
随着阴离子直径的减小，离子交换平衡常数逐渐增 LDH 吸附剂，并将该吸附剂用于重金属离子的去
2+
2+
大，多价阴离子更容易插入层间，而低价阴离子则 除（如图 2 所示），MgAl-Cys-LDH 与 Cu 、Cd 、
2+
很容易发生交换。通常 LDHs 的层间阴离子交换强 Pd 之间的吸附过程除了涉及重金属离子与金属
–
–
–
2–
3–
2–
弱顺序遵循：PO 4 >CO 3 >SO 4 >OH >Cl >NO 3 >> 层板之间的表面沉淀、表面络合和类晶取代作用
有机阴离子 [24] 。相对分子质量较小的有机阴离子 以外，大量官能团的引入还导致了金属络合物和
[27]
〔氨基酸 [25] 、柠檬酸 [26] 、乙二胺四乙酸（EDTA） 、 硫化物的析出，从而有效地促进了重金属离子的
十二烷基磺酸盐 [28] 等〕和无机阴离子（各种硫化 去除。

图 2 MgAl-Cys-LDH 的合成路线及其对重金属离子的吸附机制示意图 [32]
Fig. 2 Synthesis route of MgAl-Cys-LDH and its adsorption mechanism for heavy metal ions [32]