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水滑石
生產(chǎn)水滑石
中科院理化所高xiao可見(jiàn)光合成氨研究取得進(jìn)展
氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。液氨可直接用作化肥，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、xiao酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都以氨為原料。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，國(guó)產(chǎn)阻燃劑出口，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)1億噸以上，其中約80%用于化學(xué)肥料，20%用作其它化工產(chǎn)品的原料。同時(shí)，所有生物體都需要氮元素來(lái)建立蛋白質(zhì)、核酸和許多其他生物分子。 氮?dú)饧s占地球氣體的78％，但不能被大多數(shù)生物直接吸收，因?yàn)镹-N共價(jià)三鍵高的電離能導(dǎo)致其十分穩(wěn)定。通過(guò)經(jīng)典的Haber-Bosch工藝將N2固定在NH3上必須在鐵基催化劑存在的條件下，在苛刻的反應(yīng)條件下進(jìn)行（15-25 MPa，300-550℃）。提供反應(yīng)條件需消耗世界能源供應(yīng)的1-2％，每年約產(chǎn)生2.3噸二氧化碳。目前，用于NH3合成的原料氫氣主要來(lái)自的重整，每年約消耗世界產(chǎn)量的3-5％，國(guó)產(chǎn)阻燃劑制備，并釋放出大量的氧化碳。 鑒于化石燃料短缺和氣候變化，通過(guò)減少能源需求過(guò)程的固氮是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性和長(zhǎng)期性的目標(biāo)。利用太陽(yáng)能光催化技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，已被認(rèn)為是解決未來(lái)可再生能源的jia途徑之一。 二維納米材料因其的層板結(jié)構(gòu)，大比例暴露活性位等優(yōu)勢(shì)，在光電催化方面展現(xiàn)了優(yōu)越性能，引起科研人員廣泛關(guān)注。層狀雙氫氧化物（水滑石，LDH）因其層板由多種組分構(gòu)成、層板厚度可調(diào)等優(yōu)勢(shì)，在催化方面展現(xiàn)了可調(diào)控性。中國(guó)科學(xué)yuan理化技術(shù)研究所研究員張鐵銳團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單的共沉淀方法，
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水滑石
生產(chǎn)水滑石
近期，中國(guó)科學(xué)yuan理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研究員張鐵銳和英國(guó)牛津大學(xué)Dermot
O’Hare合作制備了一種富含缺陷的超薄水滑石（LDHs）納米材料，通過(guò)調(diào)控層板厚度，成功引入了氧缺陷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了與氧原子鍵合的不飽和配位Zn的合成。在題為Defect-rich
Ultrathin ZnAl-Layered Double Hydroxide Nanosheets for Efficient Photoreduction
of CO2 to CO with Water
的文章中，研究人員通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱合成方法，可控水滑石納米晶的生長(zhǎng)微環(huán)境，成功實(shí)現(xiàn)了水滑石厚度從280層到2層的調(diào)控，粒徑進(jìn)一步控制在30
nm。X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)衍射等手段表明，該超薄納米片表面富含大量的氧缺陷，影響了Zn金屬周圍的配位環(huán)境，進(jìn)而形成了Zn+-Vo復(fù)合體。該缺陷位可以有效作為電子受限位，有利于光生電子傳導(dǎo)到反應(yīng)分子，在光催化還原溫室氣體CO2方面展現(xiàn)了非常好的催化效率和循環(huán)穩(wěn)定性。采用傳統(tǒng)方法合成的大粒徑LDH因?yàn)闆](méi)有該催化活性位，沒(méi)有明顯的光催化活性。通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的手段，進(jìn)一步證實(shí)了表面摻雜的氧缺陷作為雜質(zhì)能級(jí)，影響了Zn原子周圍電子軌道密度，國(guó)產(chǎn)阻燃劑，提高了對(duì)CO2吸附能力，促進(jìn)了光催化還原反應(yīng)。該合成方法簡(jiǎn)單，催化劑對(duì)空氣等不敏感，易于保存，并且可以規(guī)模化制備；該思路同樣適用于制備其他不飽和金屬（Fe、Co、Ni、Ti等）摻雜的水滑石材料，為制備多相金屬催化劑搭建了一個(gè)材料平臺(tái)。
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生產(chǎn)水滑石
.水滑石結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理:
水滑石是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的化合物（圖1為鎂鋁水滑石層狀結(jié)構(gòu)圖），國(guó)產(chǎn)阻燃劑生產(chǎn)，水滑石的通式可表示為［M2+1-XM3+X(OH)2］X+［An-X/n?mH2O］X-其中M2+為二價(jià)金屬陽(yáng)離子，M3+為三價(jià)金屬陽(yáng)離子。An-為堿性溶液中可穩(wěn)定存在的無(wú)機(jī)和有機(jī)陰離子，不同的M2+和M3+，不同的層間陰離子An—便可形成不同的水滑石。
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