基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展

　　Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(1), 1-8 Published Online February 2017 in Hans.

　　Research Progress of the Core-Shell Structure Nanocomposite Based on LDH

　　Yatong Zhu, Dong Liu, Sha Liu, Xiaoyan Tang, Jianqiang Liu

　　School of Physics, Shandong University, Jinan Shandong

　　Received: Jan. 12, 2017; accepted: Feb. 1, 2017; published: Feb. 6, 2017

　　thstth

　　Abstract

　　Layered double hydroxide (LDH) is a novel functional material with layered structure. With all the excellent properties including diverse composition structures, synergistic effect between the

　　components and highly controllable performance, the study of preparation and applications of the LDH-based core-shell structure nanocomposite has been widely considered for their attractive properties in recent years. At first, the common preparation methods of the LDH-based core-shell structure nanocomposite were summarized, mainly including co-precipitation, self-assembly and in situ growth methods. The advantages as well as disadvantages of these methods were also compared and analyzed. Secondly, the application status of the LDH-based core-shell nanocompo-site was focused on their applications in adsorption, catalysis, supercapacitor and biomedicine. The problems and trends of this nanocomposite were concluded and discussed finally. Keywords

　　Layered Double Hydroxide, Core-Shell Structure, Nanocomposite

　　基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展 朱亚彤，刘 东，刘 沙，唐晓妍，刘建强

　　山东大学，物理学院，山东 济南

　　收稿日期：2017年1月12日；录用日期：2017年2月1日；发布日期：2017年2月6日

　　摘 要

　　层状双金属氢氧化物(LDH)是一类具有层状结构的新型功能材料，近年来基于LDH的核壳结构纳米复合文章引用: 朱亚彤, 刘东, 刘沙, 唐晓妍, 刘建强. 基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展[J]. 物理化学进展, 2017, 6(1): 1-8.

　　朱亚彤 等

　　材料由于具有组成结构多样化、组分间呈现协同效应、性能容易调控等特点，其制备与应用研究引起了广泛关注。本文首先综述了最近几年基于LDH的核壳结构纳米复合材料的常用制备方法,主要包括共沉淀法、自组装法和原位生长法，并对这些方法的优缺点进行了分析；然后又讨论了基于LDH的核壳结构纳米复合材料的应用现状，着重阐述了该类材料在吸附、催化、超级电容器和生物医学等方面的应用情况；最后也对该领域存在的问题及其发展趋势进行了总结讨论。

　　关键词

　　层状双金属氢氧化物，核壳结构，纳米复合材料

　　Copyright 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

　　Open Access1. 引言

　　核壳结构纳米复合材料是一类将不同纳米材料组合起来得到的新型纳米复合材料[1] [2]。它是由结构核以及包覆在核表面的功能壳组成，核与壳之间通过物理、化学作用相互连接，从而具有核、壳两种不同材料的优秀性能。层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxide)简称LDH，一般包含两种及两种以上的金属离子，是一种具有层状结构和特殊性能的新型功能材料[3] [4]。LDH不仅具有高阴离子交换能力和高氧化还原活性等特点，而且制作成本低、污染少，因此有着广泛的用途。

　　基于LDH的核壳结构纳米复合材料由于其结合了LDH和核壳构造的功能结构特点并具有某些特殊的性能而成为一类新型功能材料[5]。近年来，很多研究组不断尝试通过插入、附着或嫁接等一系列方法在纳米颗粒的表面上包覆一层功能壳，得到具有多功能性的基于LDH的核壳结构纳米复合材料。基于LDH的核壳结构纳米复合材料是由LDH和其他材料分别作为结构核或功能壳组成，LDH的可剪裁性和功能性使其在结构中具有双重功能。大多数研究中，LDH作为功能壳，用来修饰其他纳米颗粒，包括SiO2、磁性铁氧体等纳米颗粒。LDH也可以作为结构核，表面被其他纳米颗粒包覆着，有SiO2壳、聚合物分子壳等。基于LDH的核壳结构纳米复合材料的结构核和功能壳相互作用，组分之间产生协同效应，因此不仅同时具有LDH和其他材料的优秀性能，而且可以获得LDH和其他材料之间协同作用带来的功能，表现出比单一组分更加卓越的物理化学性能。另外，基于LDH的核壳结构纳米复合材料的表面性质可以人为调控，从而满足不同领域的不同需求，在光、电、磁、化学等领域有着广阔的应用前景，在催化、水处理[6]、超级电容器[7] [8]、生物医学[9]等方面有着很多实际应用。然而，控制合成表面覆盖均匀的稳定纳米颗粒一直以来是一个很大的技术挑战，因此基于LDH的核壳结构纳米复合材料的理论研究和实际应用都需要进一步深入探讨。本文综述了最近两年基于LDH的核壳结构纳米复合材料的常用制备方法和相关应用现状，并对该领域存在的问题和发展趋势进行了分析讨论。

　　2. 基于LDH的核壳结构纳米复合材料的制备

　　基于LDH的核壳结构纳米复合材料的制备研究是探索复合材料性能和应用的前提，高性能的材料一定需要高水平的制备手段，最近几年关于基于LDH的核壳结构纳米复合材料的制备方法研究取得了卓有成效的结果。其中，共沉淀法、自组装法和原位生长法是制备该类材料最常用的几种方法，并且这些方法各有优缺点。