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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。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。1842年Hochstetter先從片巖礦層中發(fā)現(xiàn)了天然水滑石礦。
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;利用LDHs的這種性質可以調變層間陰離子的種類合成不同類型的LDHs,并賦予其不同的性質,從而得到一類具有不同功能的新材料。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”。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。
水滑石開放分類:化合物層狀雙羥基復合金屬氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和類水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs)的統(tǒng)稱,由這些化合物插層組裝的一系列超分子材料稱為水滑石類插層材料(LDHs)。1842年Hochstetter先從片巖礦層中發(fā)現(xiàn)了天然水滑石礦;二十世紀初人們由于發(fā)現(xiàn)了LDH對氫加成反應具有催化作用而開始對其結構進行研究;1969年Allmann等人通過測定LDH單晶結構,首先確認了LDH的層狀結構;在抑制材料溫度上升,降低材料表面放熱量,提高材料自燃溫度(高填充時),延長引燃時間方面,氫氧化鋁的作用效果優(yōu)于氫氧化鎂。二十世紀九十年代以后,隨著現(xiàn)代分析技術和測試手段的廣泛應用,人們對LDHs結構和性能的研究不斷深化。
泰安燊豪化工有限公司
水滑石
專業(yè)生產(chǎn)水滑石
聚(PVC)作為世界通用的五大合成樹脂之一, 具有阻燃、耐磨、強度較高、電絕緣性和化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點,且價格低廉,被廣泛應用于工業(yè)、業(yè)、建筑、包裝等領域。但是由于PVC結構中含有雙鍵、支化點和引發(fā)劑殘基等,熱穩(wěn)定性較差。在100℃ 左右時分解放出HC1,在加工溫度(170℃或者更高)下,降解反應加快,迅速發(fā)生大分子交聯(lián),這給PVC的加工帶來很大的困難。為了保證加工的穩(wěn)定性和制品的質量就必須改善PVC的熱穩(wěn)定性。泰安燊豪化工有限公司水滑石專業(yè)生產(chǎn)水滑石水滑石類化合物是一類應用前景廣泛的陰離子型層柱材料。
硬脂酸鋅含量對動態(tài)熱穩(wěn)定時間的影響如圖7所示。由圖可知,隨著硬脂酸鋅含量的增加,PVC動態(tài)熱穩(wěn)定時間開始變化不大,然后急劇下降。這是因為硬脂酸鋅本身屬于初期熱穩(wěn)定劑,初期穩(wěn)定性較好,以及熱穩(wěn)定劑之間存在的協(xié)同作用,使其熱穩(wěn)定性較好。但是隨著硬脂酸鋅含量的增加,過量的鋅皂在穩(wěn)定化過程中生成的ZnC12是極強的Lewis酸,系脫除HC1反應的催化劑,出現(xiàn)了“鋅燒”現(xiàn)象,造成PVC穩(wěn)定性很差。由圖可知,硬脂酸鋅佳含量為C2份,與不加水滑石時硬脂酸鋅作為熱穩(wěn)定劑時的佳量有所不同。二十世紀初人們由于發(fā)現(xiàn)了LDH對氫加成反應具有催化作用而開始對其結構進行研究。