中國粉體網訊 水滑石類化合物又稱層狀的雙金屬氫氧化物，是一類陰離子插層的層狀無機功能材料。由于其具有特殊的層狀結構和表面化學特性，從而使之具備堿性、層板上的陽離子可調配性、層板之間的陰離子可交換性、結構可恢復性及選擇性吸附和催化等性能。因而在催化劑、離子交換與吸附、醫藥等領域具有巨大的應用潛力。
水滑石類層狀化合物的結構示意圖和SEM照片
水滑石類層狀化合物的制備方法
水滑石類層狀化合物的制備方法主要有五種：共沉淀法、離子交換法、水熱合成法、焙燒還原法和誘導水解法。
（1）共沉淀法
共沉淀法是人工合成類水滑石的最基本最常用的辦法，通常是在一定的溫度和pH條件下，將用于合成相應類水滑石的可溶性金屬鹽溶液混合，然后加入適量的沉淀劑使溶液中產生成分均一的膠狀沉淀，將膠狀沉淀經過晶化、洗滌、干燥后即為類水石是化合物。
共沉淀法制作類水滑石在常溫常壓下就能順利進行，用常見的2價和3價金屬離子制作類水滑石時幾乎都能夠運用共沉淀法制備。所選用的金屬鹽溶液可為硫酸鹽、氯化物等，沉淀劑通常情況下可選用氫氧化鈉溶液、氨水、碳酸鈉等。
（2）離子交換法
離子交換法是利用類水滑石層間陰離子可以發生離子交換作用的性質，當帶有較大的層間陰離子基團的類水滑石無法通過共沉淀法或其他方法直接合成時，可先用其他方法合成相應金屬組成的類水滑石，再通過離子交換作用將類水滑石中原有的陰離子交換為所需的陰離子基團。控制好離子交換過程時的制備溫度就可以對層間陰離子的數量和組成進行重組，同時原有類水滑石的結構還能保持不變。
該方法是制備非Cl-、CO32-、NO3-的具有較大陰離子基團柱支撐的類水滑石化合物的常用方法。一般情況下不能用交換能力低的陰離子去取代交換能力高的陰離子，在常見的無機陰離子中其可被交換的順序為NO3-≥Cl-＞SO42-＞CO32-，一般來說陰離子半徑越小交換能力越強。
（3）水熱合成法
水熱合成法是直接將需要合成類水滑石的金屬氧化物直接與堿液相混合，并在100~1000℃、1MP~1GPa的條件下使金屬氧化物的原子重排，從而合成所需的類水滑石化合物。由于水熱合成法在制備過程中溫度壓力均為可控條件，因此制得的類水滑石晶粒完整、粒徑分布均勻、雜質少、燒結活性好但此方法也具有能耗較高、對人員和設備要求較高的缺點。
（4）焙燒還原法
焙燒還原法的基本原理是利用類水滑石所特有的“記憶效應”使其在一定條件下重新還原。其具體操作是將已有的類水滑石通過熱處理“破壞”其原有的層間陰離子結構，再將其投入到含有所需陰離子的溶液中，類水滑石將會因其“記憶效應”重新恢復為原有的結構并得到新的層間陰離子。該方法可以消除金屬鹽本身的無機陰離子對有機陰離子的競爭，且重新生成的類水滑石陰離子插入性好，穩定性也較原來有所增加。但是焙燒溫度不好控制，溫度過高或者過低都會使產物晶型純度降低。
（5）誘導水解法
誘導水解法即在一定的溫度和pH條件下，先制備3價金屬陽離子的氧化物沉淀，然后在保持當前pH不變的條件下加入相同pH的2價金屬離子鹽溶液，使溶液充分混合的同時滴加堿液以保證pH不變，將反應所得的膏狀物洗滌、過濾、干燥即為類水滑是化合物。
（6）溶膠凝膠法
溶膠—凝膠法是無機功能材料制備的最廣泛的方法之一，其基本原理是：用金屬無機鹽或金屬醇鹽溶解于有機溶劑中均勻混合，從而進行水解、聚合反應，且在混合溶液中能夠形成穩定的、透明溶膠，再使溶膠轉化成凝膠，然后將凝膠烘干、通過焙燒可以去除有機成分，即可得到所需要的產物。
該方法的優點為：（1）工藝過程簡單，產物組成容易控制，產物粒徑小、均一性好、比表面積大、純度高；（2）合成溫度低，易于摻雜，反應條件易控制；（3）產物生產效率高，對制備設備的要求較低。因此廣泛應用在制備水滑石納米粉體方面。
（7）尿素分解均勻共沉淀法
尿素分解均勻共沉淀法利用尿素在低溫下呈中性，可與金屬粒子形成均一的溶液，而當溶液溫度超過90℃時，尿素分解使溶液pH值均勻逐步地升高這一特點，用尿素代替混合堿溶液。
該方法的優點是溶液內部的pH值始終一致，因而可以合成出高結晶度的Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al類水滑石，但是難以合成Co-Al、Mn-Al、Co-Cr類水滑石。
水滑石類層狀化合物的應用
醫藥方面的應用
類水滑石化合物在用于應對胃酸過多引起的胃病如：十二指腸潰瘍、胃潰瘍、胃炎等常見疾病方面同樣有著良好的效果。由于類水滑石化合物是堿性化合物，因此可以中和胃酸過多引起的此類疾病。通過中和反應調節胃液中的胃酸程度，作為抗胃酸藥，藥效顯著且持久，作為新興藥物得到了廣泛的研究。
作為穩定劑方面的應用
PVC是全球使用最廣泛的材料之一，廣泛應用于建筑業、農業、交通運輸業等各個方面。但PVC研究仍存在些許不足。水滑石類層狀化合物能夠作為穩定劑，并在PVC方面有著很好的應用。水滑石類層狀化合物具有堿性且無毒低煙的特點，能夠吸收PVC中釋放出的HCl，并能有效阻止PVC的進一步分解。
催化領域的應用
由于水滑石類化合物的層板之間具有可調控性，可以插入多種無機或有機陰離子，且金屬離子均勻分布于層板上，煅燒后得到分散度高的金屬復合氧化物，因此可以作為堿催化劑以及氧化還原催化劑，用于烯烴氧化聚合、親和鹵代、烷基化等化學反應。
作為阻燃劑的應用
經過表面處理的水滑石類層狀化合物，具有阻燃、消煙等功能，水滑石可作為新型的阻燃劑，與單獨的氫氧化鋁或氫氧化鎂相比，水滑石化合物在低溫和高溫部分都有分解，水滑石在受熱時能夠脫水吸收熱量，阻止材料溫度的進一步升高，起到阻燃的作用，并產生能夠吸附氣體和煙霧的金屬混合氧化物。
作為紫外阻隔和紅外吸收材料的應用
水滑石類層狀化合物及類水滑石化合物具有層間離子可調控性，因此將對紫外線有吸收的有機材料插層到水滑石化合物層間，得到既能吸收又能產生屏蔽的材料，具有更大的應用前景。同樣，若將水滑石的層間插入對紅外有吸收的材料，也能得到更高性能的材料，目前此類材料主要應用于農業的保護膜，不僅能提高溫度達到保溫效果，也能起到防塵和抗靜電等效果，提高了作物的產量。
作為新型殺菌材料的應用
由于水滑石類層狀化合物及類水滑石化合物特殊的化學性質、組成和結構，能夠對多種細菌的生長起到抑制的作用，根據這一性能，可將水滑石類化合物應用到建筑的涂料中，能夠避免霉菌的生成，這種殺菌材料的優越性在于：具有好的分散性，能夠分散于基質當中；也具有較好的耐光性能和透光率。
在環境保護方面的應用
汽油中的硫不僅是 SOX 的來源，而且還會影響機動車催化轉換器的低溫活性，導致易揮發有機化合物（VOCs）、NOX 和其他有害物質的逸出，所以控制汽油中的硫含量十分重要。LDHs 不僅可以有效地去除 SOX、NO 和 NO2等。
在水處理中的應用
由于 LDHs 的結構特點，它的焙燒產物在一定條件下可以重新吸收水和陰離子從而部分恢復為水滑石類層狀化合物的層狀結構，水滑石類層狀化合物的這種獨特結構記憶效應，在水處理中具有廣泛的用途。
參考文獻：
李旭.水滑石類層狀化合物的制備、微分析及應用研究
崔小明.水滑石類層狀化合物的生產及應用前景
