水滑石超族矿物(层状双金属氢氧化物)是唯一天然存在的阴离子型黏土,具有独特的二维结构(图1)、可调且多样的结构组成、高表面反应活性等特点。虽然目前仍无水滑石超族矿物天然储量详细信息,但其易人工合成且原料常见、易得的特点使量化生产成为现实。二价金属离子Mg2+、Ca2+、Fe2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Mn2+等和高价金属离子Al3+、Fe3+、Cr3+、Co3+、Mn4+、Ti4+以及某些稀土离子等相互间可形成层状双金属氢氧化物。层状双金属氢氧化物的诸多特点使其具备高值利用的潜力,受到能源、环境、材料、化学与医学等诸多领域的共同关注。更进一步地,来自不同领域的科研人员开发了多种功能化策略,使得层状双金属氢氧化物具有更加优异的性能,同时也令设计新颖的基于层状双金属氢氧化物的功能材料成为可能,最终实现层状双金属氢氧化物的高值高效利用。系统总结功能化方法,探究功能化方法为何能够提升层状双金属氢氧化物各方面物理化学性能以及创造新的性能有助于更好地促进该研究方向的发展。
图1.层状双金属氢氧化物典型结构示意图
近期,中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室何宏平课题组成员赖潘民旺博士后、朱润良研究员(共同通讯)、朱建喜研究员、何宏平研究员联合美国康涅狄格大学孙陆逸教授和英国牛津大学Dermot O’Hare教授在英国皇家化学会Materials Horizons(IF:14.356)上发表题为“Functionalized Layered Double Hydroxides for Innovative Applications”的长篇综述(长达25000字),首次系统评述了目前已有的层状双金属氢氧化物功能化方法。全文组成可用图2概括,主要围绕层状双金属氢氧化物内外表面修饰与杂化、组成与结构调节、形貌与尺寸调控、有益缺陷制造等方面展开,分别介绍了十多种功能化手段,并重点强调为何这些手段能够提升层状双金属氢氧化物各方面性能以及创造新的性能。通过对比,突出功能化修饰对提升应用性能的显著效果。最后,提出了高值化利用层状双金属氢氧化物研究所面临的一些难点以及对新的潜在研究机遇提出五点展望。
图2.全文架构图(功能化手段——物理化学性能——应用)
这项工作受到国家自然科学基金(41572031和41902039)等项目的支持。
文章信息:Minwang Laipan, Jingfang Yu, Runliang Zhu, Jianxi Zhu, Andrew T. Smith, Hongping He, Dermot O’Hare, Luyi Sun (2020), Functionalized Layered Double Hydroxides for Innovative Applications, Materials Horizons. https://xs.scihub.ltd/10.1039/C9MH01494B
原文链接:https://pubsrsc.xilesou.top/en/content/articlelanding/2019/mh/c9mh01494b/unauth