1 湖南大学土木工程学院，绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室，长沙 410082
2 同济大学材料科学与工程学院，先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804
3 华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640
地聚合物因其节能减排、性能优异而广受关注。本工作提出了地聚合物相调控的概念，并在矿渣基地聚合物体系中，使用煅烧层状双氢氧化物(CLDHs)，研究其对微观结构和性能的影响。同步辐射高能XRD及PDF计算、TEM等表征结果揭示了CLDH的再水化反应，在微观结构上提高了晶胶比和凝胶的短程有序性。在宏观性能上，掺入CLDH的地聚合物力学性能和保水性得到提高，自收缩和干燥收缩显著降低。掺用CLDH作为改善地聚合物微观结构的一种技术方法，有助于解决地聚合物的性能缺陷问题，为制备高性能地聚合物提供了一个新思路。
相调控 煅烧层状双氢氧化物 地聚合物 微观结构 收缩 晶胶比 phase engineering calcined layered double hydroxides geopolymer microstructure shrinkage crystal-to-gel ratio
1 中国科学院理化技术研究所光化学转化与光电材料重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学材料科学与光电子工程研究中心，北京 100049
近年来，有关类水滑石拓扑转变材料在光、电催化领域如产氢、C1化学转化等方面的研究被广泛报道。研究表明，在不同的煅烧温度、气氛等拓扑转变条件下处理类水滑石，不仅可以提高活性位的分散程度，而且可以实现催化剂物相组成、特定晶面和界面结构的调控。该材料在多种能源催化转化利用中呈现出优越的性能。本文介绍了类水滑石拓扑转变的过程及机制，并分别从光催化、电催化2个方面综述类水滑石拓扑转变材料在能源催化领域的研究进展。
类水滑石 拓扑转变 光催化 电催化 layered double hydroxides topotactic transformation photocatalysis electrocatalysis
1 福建省水产研究所, 福建 厦门 361013
2 福州大学材料科学与工程学院, 福建 福州 350108
3 福州大学生物科学与工程学院, 福建 福州 350108
吸附法由于具有效率高、 成本低、 无毒、 简单等优点, 具为最常见的废水处理方法。 采用吸附法的关键是吸附剂的选择和制备。 层状氢氧化物(LDH)作为一类新型吸附剂, 拥有特殊的层状结构、 层板元素的可调变性、 层间阴离子的可交换性, 近期备受关注, 但其吸附能力的提升仍是亟需研究的问题。 利用均苯四甲酸(PA)对三元层状氢氧化物(Ca-Mg-Al-LDH)进行插层改性, 制备出新型的芳香酸阴离子改性层状氢氧化物(PA-LDH), 对其进行煅烧得到煅烧产物(PA-LDO), 并结合紫外分光光度法(UV-Vis)研究其对酸性橙II的吸附性能。 通过红外光谱(FTIR)和氮气吸附-脱附实验对其进行结构表征。 结果发现, PA-LDH相比LDH在1 717 cm-1处出现了一个新的峰, 归属为, v(C=O)且相对PA的C=O峰(1 668 cm-1)向高频方向移动, 这可能是由于PA之间形成的缔合体被破坏, 表明PA可能插层进入了LDH的间层。 相比PA-LDH的红外光谱谱图, 可以发现PA-LDO在3 000 cm-1附近的弱峰消失了, 表明层间阴离子在煅烧过程中被破坏, 但是在875和723 cm-1处与M—O和M—OH(M=Ca, Mg和Al)振动相对应的峰仍然存在, 表明煅烧处理后其相似的结构依然得到了保持。 通过氮气吸附-脱附实验测得PA-LDH和PA-LDO的比表面积分别为15.934 1和119.401 0 m2·g-1, 说明在煅烧后, 其比表面积增大, 因此PA-LDO可能具有更好的吸附效果。 以阴离子染料酸性橙Ⅱ为目标污染物, 在pH 7.0, 吸附剂用量5 mg, 波长为484 nm的条件下, 通过UV-Vis分析手段, 分别考察了吸附时间、 染料初始浓度等对PA-LDH、 PA-LDO吸附性能的影响。 结果表明, PA-LDH和PA-LDO对酸性橙Ⅱ的Qmax分别为561.322和1 401.639 mg·g-1, 高于目前文献所报道的Qmax值。 通过吸附等温实验, 发现PA-LDH和PA-LDO对酸性橙II的吸附基本符合Langmuir模型, 即单分子层吸附为该吸附过程的主导过程, 且理论最大吸附容量分别可为588.235和1 428.571 mg·g-1, 与上述实验值相接近, 这说明制备的芳香酸阴离子改性层状氢氧化物对阴离子染料具有较好的吸附性能, 在治理染料废水中具有一定的应用前景。
三元层状氢氧化物 均苯四甲酸 酸性橙Ⅱ Ternary layered double hydroxides Pyromellitic acid Orange Ⅱ 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3957
南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏 南京 211106
用共沉淀法制备 Mg/Al-LDH、Zn/Al-LDH和 Zn/Mg/Al-LDH三种类水滑石填料, 用 IR-2双波段发射率测试仪测试 3种类水滑石填料和树叶的发射率。测试结果得出, 在 8～14 .m波段内 3种类水滑石填料的发射率与树叶的发射率相似, 且 Zn/Mg/Al-LDH的发射率低于 Mg/Al-LDH和 Zn/Al-LDH的发射率。用 UV-Vis-NIR分光度计测试这 3种类水滑石填料的反射光谱。在 780～2500 nm波段内 3种类水滑石反射光谱与植物叶片反射光谱的相似度达到 95%以上。实验结果表明, 这 3类水滑石材料可以作为近红外及远红外伪装隐身材料。对 Mg/Al-LDH, Zn/Al-LDH和 Zn/Mg/Al-LDH进行了 XRD, FT-IR、TG-DSC、SEM和 EDS表征。
类水滑石 发射率 反射光谱 红外隐身 layered double hydroxides emissivity reflectance spectrum infrared stealth
南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏 南京 211106
通过对绿色植被近红外区反射光谱的系统分析，充分证明O-H决定植被在1450 nm和1940 nm附近的光谱特征，在此基础上，设计并制备了4种层间含O-H的新型光谱模拟材料Mg-Al-X-LDH (X为NO3-、Cl-、CO32-、SO42-)，并对其进行了X射线衍射、红外光谱、热重分析及拉曼光谱表征。依据光谱相关系数和光谱角度匹配模型计算，4种层状双金属氢氧化物（LDH）与植物叶片近红外反射光谱两种计算模型的相似度分别超过0.9600和0.9700；以Mg-Al-Cl-LDH为模拟材料，初步与聚氨酯复合，制备了与植被在近红外区光谱高度相似的涂层，两种计算模型的相似度分别达到0.9702和0.9924；Mg-Al-Cl-LDH在紫外可见光区的高度透明性，有利于各个波段光谱材料的复合；经180 ℃高温处理前后的Mg-Al-Cl-LDH，两种计算模型的相似度依然能达到0.9888和0.9959，说明Mg-Al-LDH有良好的热稳定性，不易失水。
光谱学 近红外区 层状双金属氢氧化物 反射光谱 涂层
