文献综述

1.水滑石

前言：层状材料是一类具有特殊结构和功能的化合物，可分为阳离子型(包括蒙脱土、高岭土、四价金属不溶盐类等)、阴离子型(主要为水滑石类化合物)和非离子型(如石墨、云母过渡金属硫化物等)[1]。其中，阴离子型层状材料水滑石，又称层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides，简写为LDHs)，以其组成和结构上的多种可调变因素而备受关注。

水滑石类化合物是一类具有层状结构的阴离子无机材料。天然水滑石类化合物是镁铝水滑石Mg6Al2(OH)12CO3#8226;4H2O，最早由瑞典的Circa于十九世纪四十年代发现。随后，进入二十世纪初期，Feitknecht等[2-3]首次通过实验方法将镁铝两种盐溶液和氢氧化钠反应制备出镁铝水滑石，同时他们通过XRD分析提出了该化合物具有双层结构的设想。1971年，Miyata等[4]对水滑石的性质和结构进行了研究，并指出其可作为一种酸碱催化剂应用于催化领域。1973年，Taylor[5]详细研究了层板为不同金属种类的水滑石的晶体结构，提出了水滑石的结构特征。1985年，Reichle等[6]对水滑石进行热处理，指出其培烧产物作为催化剂在经酸缩合反应中有很好的催化活性，说明水滑石在碱催化、氧化还原催化过程中均能起到一定的催化作用。

1.2LDHs的性质

LDHs是由带部分正电荷的层板主体与带负电荷的层间阴离子客体在非共价键的相互作用下按照一定排列组装而形成的化合物。其主体层板结构与水镁石Mg(OH)2结构相类似，适宜的三价金属阳离子M3 可以在一定的比例范围内同晶取代位于层板上的二价金属阳离子M2 ，因而使得呈电中性的Mg(OH)2结构主体层板带一定的正电荷；层间的客体阴离子可以抵消层板正电荷，使得整体结构呈现电中性。此外，在层间存在以结晶状态存在的客体水分子，可以在不损坏层状结构的情况下去除。LDHs 的化学组成通式可表示为[M2 1-xM3 x(OH)2]x (An-)x/n#8226;yH2O，其中x为M3 /(M2 M3 )的物质的量比；y为层间水分子数量。M-O八面体结构沿ab面方向生长形成主体层板，主体层板在层间客体阴离子的诱导下沿c轴方向进行有序堆积。

(1)碱性

水滑石的层板上含有氢氧基团，具有一定的碱性，它的碱性强弱与层板上阳离子M的性质、M-O键的性质均有关系，且其培烧产物金属复合氧化物具有较强的碱性。水滑石的碱性位点可以与其他功能材料嫁接，改变其物理性质或化学性质，从而使得水滑石具有新的性能[9]。

(2)层板同价金属离子的可调变性

理论上，与Mg2 、A13 具有相近离子半径的金属阳离子M2 和可与之部分交换，并在一定范围内改变M2 和M3 的比例，以满足不同应用的需求；同时还可继续加入金属阳离子，从而形成三元或四元水滑石类化合物[10-11]，此时层板的化学组成发生改变，继而导致性质的变化。