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镁基水滑石催化材料的研究进展

2021-06-30高娃冉祥堃赵汗青赵宇飞

化工学报 2021年6期
关键词:催化剂结构

高娃,冉祥堃,赵汗青,赵宇飞

(1北京农学院生物与资源环境学院,北京102206;2北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029)

引 言

我国是世界上盐湖最多的国家,盐湖资源丰富,氯化钾、氯化镁、氯化锂探明资源储量分别占全国的50%、90%和50%,潜在经济价值数十万亿元。盐湖资源的科学开发与利用,不仅影响到我国新能源、新材料的发展和应用,而且作为国家战略资源,关系到我国未来综合国力的提升。长期以来,盐湖资源开发都以钾肥生产为主,然而每生产1吨钾肥就要产生12吨副产物水氯镁石。受工艺技术限制,这部分镁资源未实现高效开发利用,大量的氯化镁会被重新排放到盐湖中,形成“镁害”。只有当盐湖镁产业在规模上发展到与盐湖钾肥等产业相匹配时,盐湖资源才能真正走上循环经济发展模式。因此,合理利用镁资源制备高性能、高附加值的功能性材料,是镁资源的可持续性开发与利用的重要导向标。

水滑石(layered double hydroxides,LDHs)是一类二维阴离子层状材料,化学组成可表示为M2+1-xM3+x(OH)2]x+[An-]x/n•mH2O。其主体层板与水镁石Mg(OH)2结构相似,由羟基配位八面体基元构成,该八面体的M2+部分被M3+取代,从而使层板带正电荷,常见的M2+和M3+有Mg2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Al3+、Fe3+等。An-是层间阴离子,常用的有OH-、CO2-3、NO-3、Cl-、SO2-4等无机离子。带负电荷的阴离子可与层板的正电荷相平衡,使水滑石整体显电中性。镁基水滑石指层板结构包含Mg2+的二元、三元或多元水滑石,其具有层板金属元素原子级分散、层板组成比例可调、插层阴离子可交换以及结构记忆效应等结构特点,由此可构筑多种镁基功能材料[1-3]。……

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