（类）水滑石催化剂的研究进展
任佳佳 研1505 652085216073
主要内容
• 研究背景 • LDHs在光催化中的应用 • LDHs在烃类氧化中的应用
研究背景
类水滑石：水滑石类化合物（Hydrotalciteslike compounds）又 叫 层 状 复 合 金 属 氢 氧 化 物 （Layered double hydroxides ， LDH） 是一类阴离子层状粘土。
ZnO/SnO2—LDHs催化机理
光照条件下，水分解或者空穴氧化得到的 HO.自由基具有强的氧化性，使得水中的 染料或者有机污染物降解，矿化。
SnO2的导带比ZnO的导带能低，因 此光生电子会迁移到SnO2这部分， 空穴会被ZnO纳米颗粒捕获，这促进 了电子与空穴的分离，大大的促进了 光催化效率。
高分辨率XPS中都能够看到N1s过剩区域；LDH-N只显示了硝酸根N1s，LDHTEA从左到右分别显示三乙醇胺N1s和硝酸根N1s过剩
从SEM图中可以看到插层反应成功得到两种物质，分别呈现团簇状（LDH-TEA） 和扁平状（LDH-N）。而这一差异导致的原因就是插入到层间的三乙醇胺和硝酸根 带来的影响。
半导体金属粒子吸收光子能量之后， 电子从价带上跃迁到导带，而在价带 上留下电子空穴。空穴会与其表面的 H2O或者HO-反应生成HO.自由基， 自由基氧化污染物使之矿化。
电子与空穴的充分分离能够大大提高光催化的活性
S. Malato et al. Catalysis Today 2009 147 1–59
LDHs催化剂制备
Seftel 等人采用共沉淀法以不同Zn/Al/Sn 比 的 ZnAl-LDHs 为前体在不 同的煅烧温度下制备了一 系列纳米级别的ZnO/SnO2 复合氧化物光催化 剂，发现较高的 Zn/Al/Sn 导致更多 ZnO 的形成，具有很好的催化活性。
E.M. Seftel et al. Applied Catalysis B: Environmental 84 2011 699–705
研究人员在光催化剂1g/L；甲基橙染料4*10-5mol；pH=6的条件下进行实验，可以很明 显的得出有ZnSn-3-600℃/UV能够很好降解甲基橙染料，而其他条件几乎没有反应。
不同剂量催化剂催化性能的实验表明：当催化剂量为1g/L的情况下，达到最大的催化性 能，而当催化剂量进一步加大，会使得整个悬浮液体系变得更加浑浊，不利于光的渗透，
典型的LDHs有：镁 铝碳酸根型水滑石， 铜铁铝类等
水滑石结构特点：
主层插 体间层 层客组 板体装 的阴体 化离的 学子粒 组种径 成类尺 可和寸 调数和 变量分
可布 调可 变调
控
酸碱可调性 热稳定性 记忆效应
催化 离子交换 吸附 功能材料
LDHs在光催化中的应用
光催化净化：光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化 污染物。
结论
• FePor-LDH-TEA催化剂在环己烷氧化反应 中的催化活性是FePor-LDH-N催化剂的3 倍左右。且将金属卟啉负载在LDH上能够 大大促进催化剂主体的循环使用次数。
THANK 具有很高的催化效率以及良好的选择性受到了学 术界的广泛关注；但是它在催化体系中难以回收，循环使用的能力很差。因此人 们一直在寻找一种能够固载金属卟啉的载体。层状复合氢氧化物（LDHs）具有良 好的层状结构，因此本文作者以Mg–Al LDH为基质合成了FePor-LDH-X (where X = N or TEA)催化剂，研究了其对环己烷的催化性能。
根据TGA分析结果，作者得出假象模型：金属卟啉在LDH-N表层的上下两部分，但 是在LDH-TEA的中间夹层中也会有金属卟啉
从催化实验结果可以得到： FePor-LDH-TEA的催化环己烷产醇的效率较高， 而且选择性也比较好，且可以多次使用。
经过长时间的催化实验得：反应60min时产物的产率较高，而且此时催化剂的选 择性最好。
从而使得催化效率降低。
催化剂在不同负载前体以及煅烧温度下的实验表明：催化剂负载在ZnSn-3-LDHs上 600~700℃情况下煅烧得到的催化剂的性能最高。
结论
作者制备了一种以ZnO/SnO2层状前驱体体系的光 催化剂，在环境Ph=7，催化剂含量为1g/L，温度为 600摄氏度下煅烧得到的催化剂的光催化活性最高。 一系列的实验结果表明ZnO/SnO2体系具有很好的 层状结构，因而这类能够使得金属粒子充分分布的 前驱体具有良好的实际应用价值。
K.A.D.F. Castro et al. Applied Catalysis A: General 386 2010 51–59
从左图中可以看出两个基质衍射峰大致在8.10A到8.45A之间，由于峰位移不是很大 所以不能确定插入反应是否能够成功。但是由右图看出峰位移在12.45A的位置，而 该峰的出现表明FePor成功插入到层状结构中。