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水滑石之所以能夠被廣泛地應用于催化領域,是因為水滑石有特殊的結構賦予其許多特性:
1.特殊的層狀結構。嚴重不對稱的晶體場,陽離子在層板上的晶格中,陰離子不在晶格中,而在晶格外的層間。
2.酸性。HTLcs的酸性不僅與層板上金屬離子的酸性有關,而且還與層間陰離子有關。
3.堿性。LDHs的層板由鎂八面體和鋁氧八面體組成。所以,水滑石具有較強的堿性。該法突出的優(yōu)點是消除了與有機陰離子競爭柱撐的金屬鹽無機陰離子,但缺點是容易生成非晶相物質,且制備過程較為繁瑣。不同的LDHs的堿性強弱與組成中二價金屬氫氧化物的堿性強弱基本一致,但由于它一般具有很小的比表面積(約5—20m2/g),表觀堿性較小,其較強的堿性往往在其煅燒產(chǎn)物LDO中表現(xiàn)出來。LDO一般具有較高的比表面積(約200—300m2/g)、三種強度不同的堿中心和不同的酸中心,其結構中間中心充分暴露,使其具有比LDH更強的堿性。
4.熱穩(wěn)定性。HTLcs經(jīng)焙燒所得的復合金屬氧化物仍是一類重要的催化劑和載體。以水滑石為例,其熱分解過程包括脫結晶水、層板羥基縮水并脫除CO2和新相生成等步驟。在低于220℃時,僅失去結晶水,而其層狀結構沒有被破壞;當加熱到250~450℃時,層板羥基縮水并脫除CO2;在450—550℃區(qū)間,可形成比較穩(wěn)定的雙金屬氧化物,組成是Mg3A1O4(OH),簡寫為LDO。LDO在一定的濕度(或水)和CO2 (或碳酸鹽)條件下,可以,恢復形成LDH,即所謂的“記憶功能”。結構特征/水滑石編輯LDHs是由帶正電荷的主體層板和層間陰離子通過非共價鍵的相互作用組裝而成化合物,它的結構類似于水鎂石Mg(OH)2,由MgO6八面體共用棱形成單元層。LDO一般具有較高的比表面積(約200~300m2/g)、三種強度不同的堿性中心和不同的酸性中心,其結構中堿中心充分暴露,使其具有比LDH更強的堿性。當加熱溫度超過600℃時,尖晶石MgAl2O4和MgO形成,金屬氧化物的混合物開始燒結,從而使表面積大大降低,孔體積減小,堿性減弱。
6、焙燒復原法
該方法是建立在HTLcs的結構記憶效應基礎上的一種制備方法。即指在一定條件下熱處理HTLcs后,其焙燒產(chǎn)物即層狀雙金屬氧化物(LDO)加入到含有某種陰離子的溶液中,重新吸收各種陰離子或簡單置于空氣中,使其能恢復原來的層狀結構,得到新的HTLcs。柱撐過程的選擇性與層板組成元素、反應介質、柱撐有機陰離子的空間結構和電子結構相關,這種方式多用于插入較大體積的客體分子。6、焙燒復原法該方法是建立在HTLcs的結構記憶效應基礎上的一種制備方法。該法突出的優(yōu)點是消除了與有機陰離子競爭柱撐的金屬鹽無機陰離子,但缺點是容易生成非晶相物質,且制備過程較為繁瑣。利用該法制備的HTLcs易受干燥條件、焙燒溫度、焙燒時間、pH值等因素影響,尤其焙燒溫度對催化劑堿性和比表面積有較大影響。
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水滑石
專業(yè)生產(chǎn)水滑石
由圖1可知其結構是層板型,層間距很大,為0.76nm,而且有很大的比表面積,這樣能夠使其表面羥基充分與HC1反應。國內(nèi)外一般認為,水滑石在PVC加工過程中的熱穩(wěn)定作用是由于其表面羥基吸收PVC熱分解釋放出的HC1氣體,從而抑制HC1對PVC分解的催化作用。共沉淀法用構成水滑石層的金屬離子的混合溶液在堿作用下發(fā)生共沉淀是制備水滑石最常見的方法。有學者提出HC1與水滑石層問CO3 2-交換的作用機理,水滑石作為PVC熱穩(wěn)定劑時,PVC熱分解生成的HC1與水滑石層間的CO3 2-反應,同樣會有效抑止PVC的分解。