Page 94 - 《精细化工》2023年第6期
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·1244· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
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高 MgFe-LDO 对 I 的吸附选择性，且煅烧过程导致 收利用。氧化石墨烯（GO）具有极大的比表面积、
了尖晶石结构的形成，从而不可逆转地丧失了部分 大的离域 π 电子和可调的化学性质，已被广泛应用
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MgFe-LDO 的层状结构和吸收 I 的能力。因此，尽 于各种污染物的吸附研究中 [65] 。表面带负电的 GO
管煅烧功能化处理有效提高了 LDHs 的吸附容量， 和带正电的 LDHs 具有很多互补的性质，且都具有
特别是通过 LDHs 层状结构的水化重建对阴离子污 独特的层板结构。此外，在静电引力的作用下还能
染物的吸附能力，但针对不同污染物的去除还应考 够实现层层自组装 [66] 。两者除了均能提供一定的污
虑污染物自身的特性并结合实际水质状况选择合适 染物吸附性能以外，GO 还为复合材料提供高的机
的 LDHs 功能化改性方案。 械强度，LDHs 则为复合材料提供更加优异的可分
上述 LDHs 的吸附应用都是基于记忆效应对污 离性，并且复合过程还能够有效避免材料团聚造成
染物的直接去除。然而，利用记忆效应对 LDHs 进 的不 利影响 [61] 。在 KOILRAJ 等 [43] 的研 究中，
行目标阴离子的插层改性也是可行的 [60] ，并且该方 GO/MgAl-LDH 复合材料的比表面积和对放射性粒
法还简化了分离 LDHs 层间存在的部分碳酸盐污染 子的吸附容量均远高于母体 GO 和 MgAl-LDH，说
的问题，这意味着采用具有记忆效应的 LDOs 进行 明复合过程有效改善了纳米材料的分散度。机理分
2+
插层改性能够赋予 LDHs 更大目标阴离子的负载 析表明，Sr 在复合材料上的吸附是通过与 GO 的羧
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量，从而提高 LDHs 插层材料对重金属或其他离子 基/醇氧配位实现的，而 SeO 4 的吸附则完全是通过
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的去除能力。 与 MgAl-LDH 层间 NO 3 交换实现的，这不仅证实了
两种材料之间的协同作用，而且为解决当前大多数
吸附剂由于吸附位点单一难以实现阴、阳离子同时
去除的不足指出了一条可行的改性策略。
图 4 LDHs 记忆效应的基本过程 [58]
Fig. 4 Basic process of memory effect for LDHs [58] 图 5 碳纤维/NiFe-LDH 的合成路线（a）及 NiFe-LDH（b）、
碳纤维/NiFe-LDH 复合材料（c）的 FESEM 图 [42]
1.4 复合组装 Fig. 5 Synthesis routes of carbon fibers/NiFe-LDH (a) and
除了插层、表面修饰和煅烧外，将 LDHs 原位 FESEM images of NiFe-LDH (b) and carbon fiber/
NiFe-LDH composites (c) [42]
负载到其他基底材料上，构建出基于 LDHs 的复合
材料也是一种较为常见的改性手段。复合材料不仅 当然，除碳基材料以外，LDHs 也常被负载在
结合了不同组分之间的特性，而且彼此之间可能还 Fe 3 O 4 [67] 、沸石 [44] 以及麦饭石 [68] 等可提供附着位点
存在协同作用 [61-63] 。其中，碳基材料（碳纤维 [42] 、 不多但易分离的基底材料上，复合材料在外加磁场
石墨烯 [43] 和生物炭 [64] 等）因比表面积大、官能团丰 或自身粒径及密度差的作用下，可快速从水中分离。
富、亲水性良好以及机械稳定性高被广泛应用于 此外，部分基底材料同样能促进 LDHs 对污染物的
LDHs 复合材料中。如图 5a 所示，HU 等 [42] 通过水 吸附性能。例如，吸附了对苯二酚的核壳磁性鼠李
热法将 NiFe-LDH 成功负载在碳纤维表面。材料的 糖脂层状双氢氧化物在外加磁场的作用下能在 20 s
FESEM 图像（图 5b、c）显示，碳纤维巨大的表面 内从水中分离 [67] 。将 Fe 2 O 3 固定在 MgAl-LDH 表面，
为 NiFe-LDH 的生长提供了大量附着位点，一定程 不仅有利于复合材料的磁分离，而且还提高了材料
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度上阻碍了 NiFe-LDH 纳米片的大量团聚。层次化 对 H 2 AsO 4 /HAsO 4 /AsO 4 的吸附选择性和效率 [62] 。
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的多孔结构、大的比表面积以及带正电的表面使得 在天然沸石表面负载 ZnAl-LDH 后，复合材料对 Cr 4+
复合材料在阴离子染料去除方面表现出优异的性 的最大吸附容量增加了 3.3 倍，材料 2~4 mm 的粒径
能，并且碳纤维可以通过制成布或毡的形式进行回 同样使得其很容易从水中分离 [44] 。
