Page 97 - 《精细化工》2023年第6期
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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 ·1247·
（1）具有较高的正电荷密度的改性 MgAl-LDH 与
Cr(Ⅵ)之间的静电吸引；（2）由于 Lewis 软碱-
软酸相互作用，改性 MgAl-LDH 层间阴离子基团
（C—S 和 C==S）中的硫原子（软碱）与 Cr(Ⅵ)（软
酸）之间的强亲和力促使 Cr(Ⅵ)快速进入层间；
（3）层间硫基官能团将 Cr(Ⅵ)还原为 Cr(Ⅲ)，同
时形成新的 C—SO x 基团；（4）由于 Lewis 硬碱-
硬酸相互作用，C—SO x （硬碱）能快速与 Cr(Ⅲ)
（硬酸）发生络合。
至于阴离子染料和药物污染物，其结构中的氮 图 9 PS-La-LDH 凝胶珠的 Zeta 电位（a）及 XRD（b）、
和氧原子在极化后可通过氢键或范德华力促进其与 XPS〔O 1s (c)、La 3d (d)〕谱图 [17]
LDHs 表面羟基进行相互作用 [47-48,69] 。通过对界面吸 Fig. 9 Zeta potential (a), XRD patterns (b) and XPS
附的热力学参数进行测定，LI 等 [69] 发现，吸附过程 spectra [O 1s (c) and La 3d (d)] of PS-La-LDH
[17]
hydrogel
中的反应热 （ ΔH）小 于 25.73 kJ/mol， 推断出
Fe 3 O 4 @MgAl-LDH 对亚甲基蓝/甲基橙的主要吸附 此外，当采用煅烧后的 LDOs 进行阴离子污染
机理涉及疏水相互作用和范德华力。生物炭/MgAl- 物去除时，由于 LDHs 的记忆效应会将具有负电荷
LDO 复合材料在吸附四环素后，O—H 和 C—O 弯 密度的物种重新捕获到层间区域，其涉及到的吸附
曲振动产生的红外吸收峰发生显著偏移，表明其与 机理还包含结构重建作用。IFTEKHAR 等 [74] 揭示了
四环素上的羟基和氨基之间形成了氢键 [76] 。 ZnAl-LDO 对磷酸盐的吸附与 4 种机制有关，包括
层状结构的水化重建、静电引力、磷酸盐与插层阴
离子之间的阴离子交换以及磷酸盐与层板金属离子
之间的配位络合作用。
2.2 阳离子污染物的去除机制
对于锌、镍、铅、镉、铜和一些含氧金属阳离
子，相应的吸附机理主要包括其与功能化 LDHs 材
料表面或层间阴离子上官能团的络合、物理吸附、
表面沉淀和类晶取代作用 [22,33-34,36] 。如图 10a 所示，
在 MgAl-Cys-LDH 吸附重金属离子的实验中，Cu 2p
峰值出现在 934.3、943.4、954.3 和 962.7 eV 处，意
味着 Cu(OH) 2 或 CuO 的产生，在 952.3 和 932.4 eV
处的两个强峰则表示 CuS 的形成；Cd 3d 在 404.7
和 411.5 eV 处有两个峰值，表明 CdS 或 Cd(OH) 2 的
形成；在 143.0 和 138.1 eV 的结合能下也观察到属
于 Pb 4f 的两个峰，证实了 PbS 和 Pb 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2
的形成。此外，从 XPS 全谱（图 10b）来看，在吸
2+
2+
2+
2+
附 Cu 、Pb 和 Cd 后，Mg 在 MgAl-Cys-LDH 上
的原子物质的量比（Mg/Al）从 1.68 下降到 0.44、
1.54 和 1.24，这说明金属离子在吸附过程中还发生
了类晶取代作用。然而，LDHs 以此方式去除金属
离子的能力很大程度上取决于外来金属离子的特性
和浓度，涉及交换作用的两种金属离子的带电量必
须相同，且两者的离子半径也应大致相等。通常，
外来金属离子半径越接近 LDHs 主体层板中金属离
子半径，则越容易发生类晶取代。在吸附过程中，
2+
由于 Cu 的离子半径（0.073 nm）接近于 MgAl-
2+
Cys-LDH 主体层板中的 Mg （0.072 nm），因此，
2+
MgAl-Cys-LDH 对 Cu 表现出较好的吸附效果。相
