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第1章 绪论1

1.1 二维纳米材料概述1

1.1.1 二维纳米材料简介2

1.1.2 二维纳米材料的特点5

1.1.3 二维纳米材料的研究进展7

1.2 二维纳米材料——层状复合氢氧化物（LDHs）9

1.2.1 结构、性质及应用研究10

1.2.2 LDHs中的二维纳米效应15

1.2.3 LDHs二维纳米材料的研究进展18

参考文献23

第2章 二维纳米复合氢氧化物的结构29

2.1 引言29

2.2 层板结构29

2.2.1 水镁石阳离子取代型29

2.2.2 层板阳离子长程无序型30

2.2.3 层板阳离子有序型32

2.2.4 三水铝石有序填隙型34

2.3 LDHs的层间结构35

2.3.1 层间阴离子有序型35

2.3.2 层间阳离子有序型36

2.4 LDHs层板堆积方式37

2.4.1 2H和3R结构37

2.4.2 分步插层结构38

2.5 插层特性39

2.5.1 插层结构中的超分子作用39

2.5.2 协同性、方向性和选择性39

2.5.3 客-客体相互作用42

2.5.4 主-客体相互作用45

2.5.5 插层反应与离子交换47

2.5.6 分子识别49

2.5.7 电子转移和能量转换51

2.6 LDHs结构模拟的理论方法55

2.6.1 电子结构计算方法55

2.6.2 分子模拟方法58

2.7 LDHs理论研究进展60

2.7.1 分子动力学方法的应用60

2.7.2 量子力学方法的应用68

2.8 LDHs结构构筑的理论基础72

2.8.1 LDHs插层结构构筑的经验规则72

2.8.2 插层结构构筑基元的理论分类73

2.8.3 金属元素的性质对层板结构的影响78

2.8.4 层板元素组成对插层结构的影响79

2.8.5 层板堆积方式对插层结构的影响81

2.8.6 类水滑石理论模拟的通用分子力场82

参考文献88

第3章 二维纳米复合氢氧化物的制备104

3.1 LDHs粉体材料的制备104

3.1.1 LDHs颗粒尺寸及形貌的影响因素104

3.1.2 LDHs颗粒尺寸及形貌的控制方法105

3.2 LDHs插层结构的构筑132

3.2.1 插层组装的影响因素132

3.2.2 LDHs主体层板结构控制133

3.2.3 LDHs层间客体结构控制133

3.3 超分子插层结构的构筑原则141

3.3.1 LDHs热力学研究141

3.3.2 LDHs反应动力学研究149

3.3.3 LDHs插层组装的选择性158

3.4 LDHs插层结构薄膜的构筑162

3.4.1 层层组装技术163

3.4.2 电泳沉积技术172

3.4.3 溶剂挥发技术177

3.4.4 原位生长技术183

3.4.5 其他制备技术196

参考文献199

第4章 二维纳米复合氢氧化物的催化与吸附性能212

4.1 引言212

4.2 LDHs作为层状前驱体的结构特点213

4.3 层板剥离与高分散催化性能215

4.4 晶格限域效应与高分散催化性能217

4.4.1 层板内限域作用与内源性活性位218

4.4.2 层板外限域作用与外源性活性位221

4.5 插层组装与高分散催化性能224

4.5.1 超分子插层选择性氧化催化材料224

4.5.2 超分子插层生物催化材料226

4.5.3 超分子插层手性催化材料227

4.6 层状结构阵列的高分散催化材料228

4.7 LDHs结构与吸附性能230

4.7.1 吸附及其分类230

4.7.2 吸附平衡、吸附容量和吸附速度231

4.7.3 吸附对吸附剂的结构要求232

4.7.4 LDHs吸附剂的表面及孔结构233

4.7.5 LDHs层间阴离子的可交换性237

4.7.6 LDHs的碱性238

4.8 LDHs气相吸附机理及应用238

4.8.1 PVC热稳定剂——吸附HCl238

4.8.2 碳减排——吸附CO2242

4.9 LDHs液相吸附机理及应用244

4.9.1 吸附无机离子245

4.9.2 吸附有机物249

4.9.3 吸附阳离子254

4.10 LDHs吸附热力学与动力学255

4.10.1 LDHs吸附热力学255

4.10.2 LDHs吸附动力学257

参考文献259

第5章 二维纳米复合氢氧化物的光学性能273

5.1 LDHs的光学性质273

5.1.1 光学功能材料简介273

5.1.2 LDHs层状结构薄膜的光学性质273

5.1.3 LDHs粉体材料的光学性质276

5.2 LDHs无机／有机复合发光材料及应用276

5.2.1 有机光功能材料简介276

5.2.2 LDHs基发光材料概述278

5.2.3 共轭聚合物／LDHs有序超薄膜的组装及性能279

5.2.4 荧光配合物及小分子组装LDHs薄膜的构筑284

5.2.5 阴离子型插层LDHs荧光材料及性能调控304

5.2.6 刺激-响应型层状材料的制备及性能315

5.3 LDHs紫外阻隔材料及应用332

5.3.1 紫外阻隔材料简介332

5.3.2 LDHs紫外阻隔材料的形貌控制与紫外屏蔽性能336

5.3.3 LDHs紫外阻隔材料的主-客体调控与紫外吸收性能339

5.3.4 LDHs紫外阻隔材料的应用347

5.4 LDHs红外吸收材料及应用355

5.4.1 红外吸收材料简介355

5.4.2 LDHs红外吸收材料的插层组装与性能361

5.4.3 LDHs红外吸收材料的应用370

参考文献377

第6章 二维纳米复合氢氧化物的电化学性能386

6.1 引言386

6.2 二维纳米复合氢氧化物在锂离子电池中的应用386

6.2.1 锂离子电池简介386

6.2.2 由LDHs为前驱体的锂离子电池电极材料387

6.2.3 LDHs修饰锂离子电池电极材料396

6.2.4 LDHs／石墨烯复合电极材料401

6.3 二维纳米复合氢氧化物在燃料电池中的应用402

6.3.1 LDHs甲醇氧化阳极电催化剂的制备及性能404

6.3.2 LDHs氧气还原阴极电催化剂的制备及性能407

6.3.3 LDHs燃料电池质子膜的制备及性能409

6.4 二维纳米复合氢氧化物电化学电容器413

6.4.1 电化学电容器简介413

6.4.2 LDHs粉体在电化学电容器中的应用研究414

6.4.3 LDHs薄膜电极的制备及其电化学性能研究419

6.4.4 LDHs／碳复合电极材料在电化学电容器中的应用422

6.5 二维纳米复合氢氧化物电化学传感器424

6.5.1 基于LDHs材料的葡萄糖生物传感器426

6.5.2 基于LDHs的多巴胺生物传感器433

6.5.3 基于LDHs的酚类生物传感器435

6.5.4 基于LDHs的血红素蛋白生物传感器436

参考文献438

第7章 二维纳米复合氢氧化物的磁学性能443

7.1 磁性材料简介443

7.1.1 物质的磁性443

7.1.2 磁性纳米材料446

7.1.3 层状结构二维纳米复合氢氧化物LDHs的磁学性质450

7.2 LDHs基磁性纳米功能材料451

7.2.1 LDHs基磁性纳米粉体材料及应用451

7.2.2 LDHs基磁性薄膜材料及应用463

7.3 LDHs基磁性复合功能材料及应用474

7.3.1 有机／无机杂化LDHs磁性功能材料475

7.3.2 无机／无机复合LDHs磁性功能材料485

7.3.3 多元LDHs磁性复合功能化载体材料494

7.4 小结498

参考文献499

第8章 二维纳米复合氢氧化物的防腐蚀性能504

8.1 金属腐蚀与防护简介504

8.1.1 金属腐蚀现状504

8.1.2 金属腐蚀类型505

8.1.3 常用的金属防腐蚀方法509

8.1.4 LDHs在金属防腐蚀领域的应用514

8.2 LDHs基防腐蚀涂层材料514

8.2.1 LDHs在铝合金防腐蚀涂层中的应用516

8.2.2 LDHs在镁合金防腐蚀涂层中的应用524

8.2.3 LDHs在铜防腐蚀涂层中的应用531

8.2.4 LDHs在碳钢防腐蚀涂层中的应用532

8.3 LDHs基防腐蚀薄膜材料535

8.3.1 LDHs基防腐蚀薄膜用于铝合金的防腐535

8.3.2 LDHs基防腐蚀薄膜用于镁合金的防腐538

8.4 小结542

参考文献542

索引546