摘要：通过太阳能光解水制取能源(如氢气)是开发清洁能源的重要途径之一,而水分解的半反应——水氧化过程是整体水分解的重要环节与限速步。发展高效、稳定、易获取的水氧化催化剂是实现有效水分解的关键。层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)由于其独特的二维层状结构与灵活调变的化学组成,近年来作为水氧化反应催化剂受到研究者越来越多的关注。除用于电化学水氧化的催化剂外,LDHs在光(电)催化水氧化方面也表现出独特的优势。研究者正致力于LDHs基高效水氧化催化剂的研究,取得了很好的进展。主要综述了LDHs及其复合结构在催化水氧化方面的最新研究进展,以期为水氧化催化剂的结构设计与性能增强提供新的思路。

摘要：合成气是制备生物质基液体燃料和高附加值化学品的重要原料,热解是实现生物质在低温下向高品质合成气转化的有效途径之一。在热解过程中,催化剂能够促进生物质热解挥发分中焦油大分子的裂解、重整转化,降低CO_(2)和CH_(4)等气体组分体积分数,同时通过水汽变换反应调整气体组分,最终实现合成气的净化和调变,而高活性、热稳定和抗积碳催化剂的设计研发始终是生物质热转化过程的研究热点和难点。针对生物质热转化过程,本文综述了催化剂活性组分调变、载体组成结构修饰和物化特性优化3个方面最新研究进展。针对催化剂在反应过程中易高温烧结、积碳失活问题,结合层状双金属氢氧化物(LDHs,水滑石)材料独特的层板元素比例可调、金属阳离子呈原子水平分散、物化结构特性以及其作为催化剂前体/载体在多相催化领域的优异性能,展望了LDHs材料在生物质催化热解制高品质合成气的应用前景。以LDHs作为催化剂前体,经拓扑结构转变制备的金属/金属氧化物复合材料(M/MMO)可实现活性组分的高度分散和酸碱性调控,进而有效解决热转化过程中催化剂高温烧结问题,并抑制积碳形成,促进生物质向高品质合成气的高效、稳定转化。

摘要：CO_(2)加氢是合成高附加值化学品和液体燃料的重要途径,有助于减少对化石燃料的依赖并降低温室气体排放量。设计并开发高效、稳定的催化剂是CO_(2)加氢的关键点之一。层状双金属氢氧化物(LDHs)材料衍生的催化剂具有比表面积高、组成与结构易调控等特点,在CO_(2)加氢中具有良好的应用前景。总结了LDHs衍生催化剂用于CO_(2)加氢制烃类、醇类,以及CO和甲酸的研究进展,重点介绍了LDHs衍生催化剂的结构、组成与性能以及反应机理,并对目前存在的问题以及未来的发展进行了总结与展望。

摘要：层状双金属氢氧化物(LDHs)是水滑石类化合物的统称,具有典型的阴离子层状结构特征和独特的性能,在医药、催化等行业已经得到广泛应用。由于起步较晚,LDHs在土木工程材料行业仅处于探索性研究阶段,还未实现工业化应用。在国内外文献分析的基础上,进行了如下工作:(1)介绍了LDHs的结构特征及主要性能;(2)分析总结了LDHs对混凝土物理力学性能及耐久性影响等方面的研究成果,表明LDHs作为外加剂,在混凝土中具有良好的应用前景;一定掺量范围内,LDHs对新拌混凝土的工作性影响不大;由于具有阴离子可交换性/"记忆效应",可改善混凝土的抗氯离子、抗硫酸盐侵蚀、抗碳化能力;(3)最后针对LDHs在土木工程材料行业的应用提出了几点建议。

摘要：碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯化钠溶液中的阻锈性能。结果表明:在高碱性饱和Ca(OH)2溶液中,Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜难以稳定存在而新生成Ca/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH和部分无定形氢氧化物,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜则保持稳定且阴离子交换为Mg/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH膜。电化学结果显示在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜拥有更高的阻抗和更低的腐蚀电流密度,其对碳钢基体的腐蚀保护效率高达97.43%,有效地抵御了氯离子侵蚀。

摘要：层状双金属氢氧化物(LDH)是用于镁合金表面防腐蚀的新兴材料。但LDH层间具有较强亲和力的层间无机阴离子是否会与腐蚀性阴离子Cl^(-)发生离子交换还存在争议,为解决该问题,本工作拟合成3种不同无机阴离子插层的MgAl-X-LDHs(X=PO_(4)^(3-),CO_(3)^(2-)和SO_(4)^(2-))并开展离子交换实验。SEM和XRD等测试结果表明,PO_(4)^(3-),CO_(3)^(2-)和SO_(4)^(2-)成功进入LDH层间,形成3种不同阴离子插层的MgAl-X-LDHs。离子交换实验结果表明:当在3.5%NaCl(质量分数)溶液中含有10 g/L MgCl_(2)时,Cl^(-)可以将LDH层间的PO_(4)^(3-)和CO_(3)^(2-)交换出来;不含有MgCl_(2)时,Cl^(-)则难以与LDH层间的PO_(4)^(3-)和CO_(3)^(2-)发生离子交换。而无论是否含有Mg^(2+),高浓度Cl^(-)都可以将LDH层间的SO_(4)^(2-)交换出来,低浓度Cl^(-)则不会与SO_(4)^(2-)发生明显离子交换。上述结果对于在镁合金表面设计和制备不同类型的LDH防腐涂层具有理论指导意义。

摘要：层状双金属氢氧化物(LDHs)是由带正电荷的金属氢氧化物层板、层间带负电荷的阴离子和水分子组成的二维层状材料,可通过氢氧化物与羟基氧化物之间的可逆氧化还原反应存储与释放电荷,具有理论容量高、形貌与组分可调、成本低、易宏量制备等优点,成为近年来备受关注的超级电容器电极材料。超级电容材料在大电流密度下的比容量与其应用潜力密切相关,研究者们通过材料设计及电极工程,探索了多种提升LDHs倍率容量(即不同电流密度下的容量)的方法与技术,但至今LDHs的实际储能性能仍然远低于预期。简述了LDHs的结构、储能机理与面临的挑战,从增加反应活性、促进电荷传输动力学的角度归纳总结了提升LDHs倍率容量的研究进展,探讨了通过匹配电子传输和离子输运能力进一步提升LDHs倍率容量的新思路。

摘要：层状双金属氢氧化物(LDHs)具有开放的二维平面结构和良好的生物相容性,是非常适合于将生物酶固定在电极表面用于生物传感器的主体材料。本文介绍了酶在LDHs材料上的固定方法,综述了近年来基于这类二维层状材料的各种电化学生物传感器的研究进展,讨论了不同类型生物传感器的设计原理和电子传递机理,并对LDHs在电化学生物传感领域的发展进行了展望。

摘要：开发具有优异铀吸附能力的功能化材料,对含铀废液处理具有重要意义。层状双金属氢氧化物(LDHs)因具有层间阴离子交换作用、丰富的活性位点、大的比表面积、层板组成可调谐、成本低廉、制备工艺简单等优点,可以满足吸附材料功能化设计需求,广泛应用在铀吸附领域。本文介绍了LDHs的组成结构,合成方法及其优缺点。对离子交换与功能复合两种方式制备LDHs功能改性铀吸附材料的研究进展进行总结,并阐述其对铀具有较高吸附性能和高选择性的原因以及与铀间的相互作用机理(静电作用、表面络合、氧化还原、离子交换等两种或多种机理相互作用)。展望了LDHs及其改性材料在铀吸附领域的应用前景和发展趋势。

摘要：近年来,在光催化技术的应用中,层状双金属氢氧化物(LDHs)已成为一个非常有前途的候选催化材料。由于其层间化学成分可调、层间阴离子易交换、结构拓扑转变和比表面积大等优点,基于LDH材料的光催化性能提升研究尤其引人关注。本文对传统的LDH催化材料进行简单总结,并叙述了LDH催化材料在结构方面最新的研究进展,包括缺陷结构、几何结构以及界面结构三个方面,对水滑石类催化材料有了进一步的认识和展望。