中国西部科技 ２０１０年０１月（中旬）第０９卷第０２期总第１９９期 孙灵娜 汤艳 （深圳大学化学与化工学院，广东深圳５Ｉ ８０６０） 摘要：层状双氢氧化物（ＬＤＨｓ）的成分可以在较大范围内、特殊的结构和性质以及有着广泛的应用前景，层状双 氲氧化物纳米材料的研究吸引了国内外众多学者的关注。本文首先介绍了ＬＤＨＢ的化学组成和结构特点，然后综述了 ＬＤＨｓ￣米材料的制备、结构表征及性能等方面的国内外最新研究进展，并阐述了纳米晶植入ＬＤＨｓ主体的复合材料的相关 研究，最后对其应用前景进行了展望。 关键词：层状双氢氧化物（ＬＤＨｓ）；纳米材料；制备；性能 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ＳＵＮ Ｌｉｎｇ．ｎａ， Ｇ Ｙａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５ １ ８０６０，ＰＲ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ（ＬＤＨｓ）ｃａｎ ｂｅ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔａｌ ｃａｔｉｏｎｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｍａｎｙ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｉｏｎｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ．ＬＤＨｓ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｗｉｄｅ ａｒｅａｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＬＤＨｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＬＤＨｓ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｗｌｅ ａｌＳＯ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｉｎ ｌａｙｅｒｅｄ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｍａｔｒｉｘｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ＬＤＨＳ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌａｙｅｒｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ；Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ 层状双氢氧化物（Ｌａｙｅｒ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ，简称 可用于吸附药物分子或ＤＮＡ ，并且可直接作为细胞传递剂 ＬＤＨｓ）是一类阴离子型层状功能材料，别名水滑石 使用，也可以直接用于填充聚合物复合纳米材料。此外， （Ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅｓ）。近年来，ＬＤＨｓ研究成为国际材料学科和 还可以制备用于催化、气体分离、感应器和电化学材料等 化学学科近ｌ０余年来研究的持续热点，其关键正在于 方面的ＬＤＨｓ薄膜。他们发现可以通过改变水热处理的条件 ＬＤＨｓ的成分可以在较大范围内、特殊的结构和性质以 在４０￣３００ｎｍ范围内纳米粒子的尺寸。此方法可以推广 及有着广泛的应用前景。而ＬＤＨｓ纳米结构材料的研究也吸 应用于其它金属离子（如Ｎｉ ，Ｆｅ ，Ｃｏ ，Ｆｅ 和Ｃｄ 等）的 引了国内外众多学者的关注。本文拟综述近年来国内外 层状氢氧化物的制备 ’ 。直径为４Ｏ～５０ｎｍ厚度为１０ｎｍ的 ＬＤＨｓ纳米结构材料的研究进展。 ＬＤＨｓ纳米片通过微乳法制备成功，并且通过进一步对微乳 ＬＤＨｓ基本结构式为Ｍｚ￣．一 Ｍ３ （ＯＨ） （Ａ ） ・ＴＩｌＨ ０…，Ｍ 和 液的改进，使ＬＤＨｓ结构沿不同方向定向生长 。胡长文等通 Ｍ 分别代表２价和３价阳离子， 代表ｎ价阴离子。ＬＤＨｓ具有 过简单的水热方法通过温和的条件（２００。Ｃ）反应２０ｈ￥￣备出 类似水镁石的层状结构，在水镁石的结构单元层中，２价阳 尺寸约为２０～４０ｎｍ的Ｍｇ－Ａ１一ＬＤＨｓ纳米片，并且考察了反应 离子部分被３价阳离子替代，产生结构正电荷，从而需要引 时间对产物形貌和结晶度的影响 。 入阴离子进入结构单元层间平衡结构正电荷。处于ＬＤＨｓ结 Ｂａｎｄｏ等利用局部化学法制备了ｃｏ ～Ｆｅ 层状双氢氧化 构层问的阴离子可以被其他阴离子交换，因而具有优异的 物，并且首次合成了微米级六方盘状ｃｏ：， ｅ （ｏＨ） 。利用 阴离子交换性能。此外，ＬＤＨｓ还具有记忆效应、热稳定性 Ｔｗｅｅｎ８５－Ｈ，０体系合成了Ｃｏ－ＬＤＨｓ前驱体，并进一步制各了 及微孔结构，已经作为高性能催化材料、吸附材料、红外 吸收材料、阻隔材料、生物材料、医药材料、分离材料和 Ｃｏ ０ 纳米晶 。Ｓａｓａｋｉ等通过尿素法合成了一系列高度结晶 功能性助剂材料等应用于国民经济诸多行业，并且在光、 的铝基过渡金属层状双氢氧化物六方片，Ｍ（Ｉ【）一Ａ卜Ｃ０。 电、磁等功能材料和化工微器件等领域也显示出广阔的应 ＬＤＨｓ（Ｍ（ＩＩ）：Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ） 。 用前景。 段雪等在磺酸盐聚苯乙烯基底上，利用额外的铝源通 逯高清院士在这一领域做了大量的工作，他们利用简 过水热处理的方法制备ＴＭｇＡＩ—ＬＤＨｓ薄膜 。此外，他们还 单的共沉淀方法制备了稳定均一单分散的ＭｇＡ１一ＬＤＨｓ纳米颗 通过用多孔阳极氧化铝／铝既作为基底又作为单一铝源合成 粒悬浊液，颗粒粒径控制在５０￣３００ｎｍ，图ｌ为ＭｇＡ１一ＬＤＨｓ从 了ＮｉＡ１一ＬＤＨｓ薄膜（见图２） 。一类新型以ＺｎＯ为基底的异 聚集体到单分散纳米颗粒转变的示意图。此类ＬＤＨｓ悬浊液 质结构一一ｚｎ０／ｚｎ—Ａｌ ＬＤＨｓ纳米结构通过液相法制备成 收稿日期：２００９—１２—１Ｏ修回日期：２００９—１２－２５ 基金项目：广东省自然科学基金博士启动项目（２００８０７８）。深圳大学科研启动基金资助项目（２００８１３）。 作者简介：孙灵娜（１９８１一），女，物理化学专业理学博士，现任深圳大学化学与化工学院讲师，主要从事大学化学的教学与科研工作 研究方向为功能材料的制备与应用。 ０４ ｒ－］鱼 得到了鞭炮状的异质结构，即Ｚｎ—Ａ１ ＬＤＨｓ纳米片的二 琵面边缘生长了大量规则的ｚｎＯ纳米棒 。 董 体可包覆纳米颗粒构成复合功能材料，ＬＤＨｓ纳米材料有着 广阔的应用前景。 参考文献： ［１］ Ｂｒｏｗｎ，Ｇ．：Ｇａｓｔｕｃｈｅ，Ｍ．Ｃ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈｅｍｉ ｓｔｒｙ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｈｙｄｒｏｘｙｃａｒｂ０ｎａｔｅｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｍｉ ｎ ｅ ｒａ１ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏｍ Ｐｏ ｕ ｎ ｄ ｓ—ＩＩ［Ｊ］．Ｊ．Ｃｌ ａ ｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，１９６７，７，１９３￣２０１． ［２］Ｄｅｓｉｇａｕｘ，Ｌ．：Ｂｅｌｋａｃｅｍ，＾１．Ｂ．：Ｒｉｃｈａｒｄ，Ｐ．ｅｔ．ａ１．ＳｅＩｆ— ＡｓｓｅｍｂｌＹ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ／ＤＮＡ Ｈｙｂｒｉｄｓ［Ｊ］．Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．，２００６，６，１９９￣２０４． ［３］Ｘｕ，ｚ．Ｐ．：Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ，Ｇ．：Ｌｕ，Ｃ．Ｑ．ｅｔ．ａ１．Ｓｔａｂｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｅｌｅｓ ｉｎ Ａｑｕｅｏｕｓ １一个ＬＤＨ聚集体（Ａ）经过陈化过程分散为几个较小的ＬＤＨ聚集 体（Ｂ）；（Ａ和Ｂ）经过水热法处理为单分散的ＬＤＨ纳米颗粒 Ｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００６，１２８，３６￣３７． ［４］Ｘｕ，Ｚ．Ｐ．：Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ，Ｇ．：Ｌｕ，Ｃ．Ｑ．ｅｔ．ａ１．Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｚｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ Ａｑｕｅｏｕｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ，Ｂ ２００６，ｌ１０，１６９２３￣ １６９２９． ［５］Ｈｕ，Ｇ．：Ｏ’Ｈａｒｅ，Ｄ．Ｕｎｉｑｕｅ ｌ删１７８１３． Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］．Ｊ．Ａｎ Ｃｈｅ赶Ｌ Ｓｏｃ．２００５，１２７，１７８０８￣ ［６］ Ｓｕｎ，Ｇ．Ｂ．：Ｓｕｎ，Ｌ．Ｎ．：Ｗｅｎ，１ｔ．ｅｔ．ａ１．Ｆｒｏｍ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｔｏ Ｓｐｉｎｅｌ Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：Ｆａｃｉｌｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ ｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏｐ１ａｔｅ１ｅｔｓ ａｎｄ 图２ ＮｉＡＩ－ＬＤＨｓ薄膜的ＳＥＭ图 利用ＬＤＨｓ作主体包覆纳米颗粒是稳定量子尺寸纳米颗粒 去之一。这是因为在传统制备条件下，纳米尺寸的晶体容 聚或产生Ｏｓｔｗａｌｄ效应，从而导致颗粒尺寸超Ⅲ量子尺寸 电的范嗣。陈接胜等通过气崮相的方法把直径为３￣６ｎｍ的 Ｎａｎｏｒｏｄｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００６，ｌ１０，１３３７５￣１３３８０． ［７］Ｍａ，Ｒ．：Ｌｉｕ，ｚ．：Ｔａｋａｄａ，Ｋ．ｅｔ．ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉ ｓ ａｎｄ Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏ２＋一Ｆｅ３＋Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ：Ａｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｔｏｐｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００７，１２９，５２５７￣ ５２６３． ；纳米晶植入在层状主体化合物的层板中，而不是夹在两 ｊ云机层中间（如图３所示）。此类半导体／无机层状复合材 黾十分有趣的，因为金属氢氧化物前驱体中三价Ａｌ离子的 使得植入的ＣｄＳ纳米晶的尺寸非常易于。并且Ａｌ 可 陵得植入晶体与层母板结合更牢固，因此在水溶液中作为 崔化剂，植入ＣｄＳ纳米晶的复合材料比纳米颗粒表现出更 稳定性，允许催化反应在活性位发生。 ［８］Ｘｕ，Ｒ．：Ｚｅｎｇ，Ｈ．Ｃ．Ｓｅｌｆ－Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉｅｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｏｎｅ—Ｐｏｔ Ｓｙｎｔｈｅｓｉ ｓ ｏｆ Ｃｏ３０４ Ｎａｎｏｃｕｂｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｃｌｕｓｅ－ａｎｄ Ｎｏｎ—Ｃｌｏｓｅ—Ｐａｃｋｅｄ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２００４，２０，９７８０￣９７９０． ［９］Ｌｉｕ，Ｚ．：Ｍａ，Ｒ．：Ｅｂｉｎａ，Ｙ．ｅｔ．ａ１．Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｃｒｙｓｔａｌ１ｉｎｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｂｅａｒｉ ｎｇ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂ１ｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２００７，２３，８６１～８６７． ［１０］Ｌｅｉ，Ｘ．Ｄ．：Ｙａｎｇ，Ｌ．：Ｚｈａｎｇ，Ｆ．Ｚ．ｅｔ．ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｉｍｓ ｏｎ Ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．２００５，３４，１６１０． ［１１］Ｃｈｅｒｔ，Ｈ．：Ｚｈａｎｇ，Ｆ．：Ｆｕ，Ｓ．：Ｄｕａｎ，Ｘ．Ｉｎ Ｓｉｔｕ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ Ｆｉ ｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｃｕｒｖｅｄ ｔｉｅｘａｇｏｎａ１ Ｃｒｙ ｓｔａｌ ｓ ａｓ Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００６，１８，３０８９￣ ３０９３． ［１２３Ｌｉｕ，Ｊ．Ｐ．：Ｈｕａｎｇ，Ｘ．Ｔ．：Ｌｉ，Ｙ．Ｙ．ｅｔ．ａ１．Ｆａｃｉ１ｅ ａｎｄ Ｌａｒｇｅ— Ｓｃａｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＺｎＯ／Ｚｎ—Ａ１ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ 图３ ＣｄＳ纳米晶植入在层状主体化合物的层板中的示意图 １ｔｉ ｅｒａｒｃｈｉｃａ１ ｔｔｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ 综Ｌ所述，ＬＤＨｓ纳米材料在药物分子吸附、光催化、 ２００６．１】０．２１８６５～２】８７２． 材料等方面显示出优异的功能特性，并｝｛．以ＬＤＨｓ为主 霉警 鼍簿曼羹 萼蕉堡葺靖复 ．鬻莹暑 筝《蕞鬟 麓鸟誊 警算 孽曩 誊耘豁 嚣一 趣氘越爨冀誊蛰点警 黧 蒜曼毪篓。鼋 墨群 《焉鲢：莲堡赫 掎慧 嫠葶 ｉ 更正说明 《中囝西部科技》杂志２００９年第Ｏ８卷第２８期总第１８９期第２５页上的《基于改进的ＲＤ成像算法的ＳＡＲ点目标仿真》一文， 曙作者意见，其作者更正为曹喜峰、谢学铭两位同志。 特此说明。 《中国西部科技》杂志社编辑部 ０５
