Exfoliation of layered double hydroxide solids into functional nanosheets
Exfoliation of layered double hydroxide solids into functional nanosheets
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将层状双氢氧化物固体剥离成功能性纳米片
DOI：
10.1016/j.clay.2017.04.021
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发表时间：
2017-08
影响因子：
5.6
通讯作者：
C.X. Cynthia Lin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ning Mao;Chun Hui Zhou;Dong Shen Tong;Wei Hua Yu;C.X. Cynthia Lin
剥离的层状双氢氧化物（LDH）纳米片是一类带正电荷的2D纳米颗粒。这些LDH纳米片可用于广泛的功能聚合物纳米复合材料和分级结构材料。本文综述了近年来LDH纳米片的剥离方法、机理、性质及应用等方面的研究进展。然后确定当前的挑战和未来工作的方向。本文第一部分讨论了LDH化合物在甲酰胺、饱和L-天冬酰胺水溶液或NaOH/尿素水溶液中，在超声、机械振荡或搅拌的帮助下，无有机物插层的液相剥离。然后，我们研究了液体剥离的LDH化合物与前面的有机物种插层。这样的有机物质包括羧酸盐、磺酸盐、十二烷基硫酸盐和两性生物分子氨基酸。其次，我们讨论了LDH在单体或聚合物中的剥离，形成LDH/聚合物纳米复合材料。聚合物纳米复合材料包括LDH/聚乙烯、LDH/聚乙烯-接枝-马来酸酐、LDH/聚（乙烯醇）、LDH/聚苯乙烯、LDH/聚（对苯二甲酸乙二醇酯）、LDH/聚（己二酸丁二醇酯-共-对苯二甲酸酯）、LDH/聚（琥珀酸丁二醇酯-共-己二酸酯）、LDH/聚己内酯、LDH/聚（1-乳酸）、LDH/丙烯酸聚合物、LDH/聚丙烯酰胺、LDH/聚（酰胺-酰亚胺）和LDH/聚（甲基丙烯酸甲酯）。这些LDH/聚合物纳米复合材料的性能进行了讨论。除了聚合物纳米复合材料外，最近的研究表明，剥离的LDH纳米片可用于电流变介质，磁性材料，低红外发射率材料，催化剂和生物传感器。通过文献综述和分析，提出今后的工作重点应是创新绿色、低成本的剥离方法，深化对LDH纳米片与有机物种/聚合物界面相互作用的理解，以及剥离后的LDH纳米片与功能分子或纳米材料组装的新策略，以拓展其应用。
Exfoliated layered double hydroxide (LDH) nanosheets are a class of positively charged 2D nanoparticles. These LDH nanosheets can be used for a wide range of functional polymer nanocomposites and hierarchically structured materials. In this review we summarize and evaluate latest scientific advances in exfoliating LDH compounds, including exfoliation methods, mechanisms, properties and applications of exfoliated LDH nanosheets. Then identify the prevailing challenges and the directions of future work. In the first section of this review we dicuss the liquid exfoliation of LDH compounds, free of intercalation of organic species, in formamide, saturated aqueous L-asparagine or aqueous NaOH/urea solution with the help of ultrasonic treatment, mechanical shaking or stirring. We then examine the liquid exfoliation of LDH compounds with preceding organic species-intercalation. Such organic species include carboxylate, sulfonate, dodecyl sulfate, and amphoteric biomolecular amino acids. Next, we dicuss the exfoliation of LDH in monomer or polymer to form LDH/polymer nanocomposites. The polymer nanocomposites include LDH/polyethylene, LDH/polyethylene-graft-maleic anhydride, LDH/poly (vinyl alcohol), LDH/polystyrene, LDH/poly (ethylene terephthalate), LDH/poly (butylene adipate-co-terephtalate), LDH/poly ((butylene succinate)-co-adipate), LDH/poly caprolactone, LDH/poly (l-lactic) acid, LDH/acrylic polymer, LDH/polyacrylamide, LDH/poly(amide-imide) and LDH/poly (methyl methacrylate). The properties of these LDH/polymer nanocomposites are also discussed. In addition to polymer nanocomposites, recent studies indicate that the exfoliated LDH nanosheets can be used in electrorheological media, magnetic materials, low infrared emissivity materials, catalysts, and biosensors. The literature survey and analysis suggests that future work should place emphasis on the innovation of green and cost-effective exfoliation methods, and deepen understanding of the interfacial interactions between the LDH nanosheets and organic species/polymers, and the new assembly tactics of exfoliated LDH nanosheets with functional molecules or nanomaterials to expand applications.
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Shū Kobayashi
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L. Fu;Jiantang Jiang;L. Zhen;W. Shao
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--
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