● 摘要
摘 ?要
层状双金属氢氧化物(Layer Double Hydroxides简称LDHs)是一类典型的阴离子型层状化合物，也称为阴离子粘土或水滑石类化合物。它的组成和结构的可调控性和多样化，为其发展提供了广阔空间，可做为催化材料、吸附材料、功能性助剂材料、生物医药材料等。近年来，制备高结晶性规则形貌LDHs的工作成为研究热点。由于过渡金属锰氧化态具有多种可变的特点，因此该类氧化物不仅可做为能源材料，而且是一种有效的氧化和燃烧反应的催化剂，而包含过渡金属镍和锰的LDHs层状材料的研究报道很少。因此，研究过渡金属镍和锰的Ni2+-Mn3+ LDHs层状材料的制备、表征和性质具有重要的意义。
本文应用均相沉淀技术，以尿素做为沉淀剂，(NH4)2S2O8做为氧化剂，成功制备了Ni/Mn摩尔比为4/1的高结晶性规则形貌Ni2+-Mn3+ LDHs层状材料。研究了不同处理温度，金属摩尔比、氧化剂种类和用量对于制备产物晶相和形貌的影响，并对其热稳定性和煅烧产物的比表面积进行了研究。
研究工作的主要内容如下：
(1) Ni2+-Mn3+ LDHs的低温制备研究
以(NH4)2S2O8作为氧化剂，尿素做为沉淀剂，150 °C低温水热处理制备了Ni2+-Mn3+ LDHs。制备产物具有LDHs特征衍射峰且无杂相出现，但结晶性较低。研究了氧化剂种类、氧化剂用量、Ni/Mn摩尔比等实验条件对产物晶相及形貌的影响。结果表明只有在适当氧化剂及其用量条件下，才能得到单一晶相花球形貌的Ni2+-Mn3+ LDHs材料，Ni/Mn摩尔比最佳条件是Ni/Mn=4。
(2) 高结晶性规则花球形貌Ni2+-Mn3+ LDHs的制备研究
在180 °C水热条件下，研究了Ni/Mn摩尔比、氧化剂种类及用量对制备高结晶性规则花球形貌Ni2+-Mn3+ LDHs的影响。实验结果表明：在180 °C水热处理两天，制备了高结晶性规则花球形貌Ni2+-Mn3+ LDHs，Ni/Mn摩尔比为4，Ni/Mn摩尔比小于4时所得产物中存在碳酸锰杂相。当反应体系中不加氧化剂过硫酸铵时，所得产物为碳酸锰和氢氧化镍的混合物，且产物的形貌不规则。
(3) 高结晶性规则花球形貌Ni2+-Mn3+ LDHs的性质研究
研究了Ni2+-Mn3+ LDHs在200-600 °C范围内的热分解行为。实验结果表明：当Ni2+-Mn3+ LDHs煅烧温度低于300 °C时，煅烧产物层状结构保持，但结晶性变差；当煅烧温度在300 °C~400 °C之间时，LDHs层状结构开始坍塌，主体层板分解生成复合金属氧化物；当煅烧温度升高到600 °C时，复合金属氧化物中开始有镍锰尖晶石生成。前躯体Ni2+-Mn3+ LDHs的比表面积较小，在400 °C煅烧所得复合金属氧化物具有较高的BET比表面积，煅烧温度对复合金属氧化物的BET比表面积及平均孔径影响较大。
采用XRD、SEM、XPS、TGA-DSC、原子吸收等表征手段对不同阶段所得试样进行了表征分析。
关键词：Ni2+-Mn3+ LDHs，均相沉淀，高结晶性，花球形貌，过硫酸铵
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