功能化層狀雙金屬氫氧化物材料的應(yīng)用進展

任 錦，梁 良2，周 瑜，張 磊，余敬謀

(1．九江學(xué)院藥學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，江西 九江 332005；2．九江學(xué)院實驗中心，江西 九江 332005)

1 引 言

層狀雙金屬氫氧化物(layered double hydroxides,LDHs)，具有類水鎂石結(jié)構(gòu)，可以看作Mg(OH)2的水鎂石結(jié)構(gòu)中共邊八面體片層中的二價陽離子被三價陽離子取代，在金屬氫氧化物片層內(nèi)產(chǎn)生的多余正電荷被片層間的陰離子中和，同時水分子也位于夾層間，因此，它與“三明治”的夾層結(jié)構(gòu)類似。

LDHs層間的微型反應(yīng)空間可以在應(yīng)用過程中有效地對層間客體分子起到保護或分散作用，這使得LDHs可以作為有機染料分子和量子點(QDs)等的載體用于傳感領(lǐng)域；LDHs本身較大的比表面積及其靈活可調(diào)的層間距使其可以用于催化領(lǐng)域；過渡金屬LDHs及其與更高比表面積和電導(dǎo)性材料形成的復(fù)合材料，可以作為超級電容器用于高密度能量存儲領(lǐng)域。LDHs的層狀結(jié)構(gòu)、可交換的層間陰離子以及結(jié)構(gòu)記憶效應(yīng)都賦予了其很好的界面吸附能力，可以用于廢水處理領(lǐng)域；LDHs層間的微型反應(yīng)空間還可以用作層間客體分子排列取向的模板，這使其可以作為光致發(fā)光材料應(yīng)用于光學(xué)可視化裝置領(lǐng)域。LDHs的這些優(yōu)異性質(zhì)，以及以其為主體構(gòu)建的具有特殊功能的無機-有機/無機-無機功能化納米復(fù)合材料研究發(fā)展非常迅速，可見其未來在更廣泛領(lǐng)域的發(fā)展將是不可估量的。因此，本文著重介紹了近幾年功能化LDHs材料在傳感、催化、超級電容、廢水處理和光致發(fā)光等方面的應(yīng)用進展。

2 傳 感

LDHs作為可以用于傳感的材料一般是將其與具有熒光的有機染料、QDs或其它材料結(jié)合形成復(fù)合材料，通過熒光行為變化用于檢測不同的有機分子和無機重金屬離子，或者作為溫度傳感器等。LDHs在其中的作用主要是保護熒光分子免受外界環(huán)境的干擾而發(fā)生熒光衰退甚至猝滅，或避免QDs受外界環(huán)境干擾產(chǎn)生熒光缺陷。

2.1 LDHs@熒光染料

熒光染料與LDHs形成復(fù)合材料應(yīng)用于傳感主要是為了改善應(yīng)用過程中的熒光穩(wěn)定性，一些過渡金屬LDHs還會與熒光分子發(fā)生配位作用而加強其熒光強度[1]。LDHs與有機染料分子吸附結(jié)合后形成熒光納米傳感器，根據(jù)其熒光行為變化用于檢測生物內(nèi)源性分子。比如LI等[2]基于Cu2+介導(dǎo)的熒光可切換策略設(shè)計了一種雙重熒光信號增強感應(yīng)器用于檢測半胱氨酸，將兩種有機染料(鈣黃綠素和NFR)固定在LDHs層間形成一種超薄膜，這種超薄膜的兩個熒光發(fā)射光譜能夠在Cu2+的存在下被有效的猝滅(關(guān))，而當半胱氨酸出現(xiàn)后，由于其與Cu2+形成了特異的配位體，使得Cu2+與有機染料的配位作用斷開，從而實現(xiàn)了熒光恢復(fù)(開)。此外，LDHs與綠色熒光蛋白復(fù)合可以作為生物熒光傳感器檢測一些小的生物醫(yī)藥分子如原卟啉[3]。LDH@ABTS(2,2′-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽)超薄膜可以根據(jù)熒光行為變化檢測重金屬Cd2+[4]。

圖1 OxP-LDH復(fù)合薄膜的制備及遇到甲醇和乙醇時的顏色變化示意圖[5]Fig.1 Schematic illustration for the preparation of OxP-LDH composite film demonstrating visible color variation when exposed to methanol or ethanol[5]

LDHs@熒光染料還可通過顏色變化來特異性識別甲醇(圖1)。Ishihara等[5]將有機染料尿卟啉原(OxP)吸附到AcO-LDH表面制備成復(fù)合薄膜，這種薄膜遇到甲醇時它會發(fā)生可見的顏色變化(從洋紅到紫色)，但是當薄膜與乙醇接觸時并不會發(fā)生顏色變化。它的感應(yīng)原理是基于LDHs層間或表面的醋酸根陰離子(AcO-)與OxP能夠有選擇性地在甲醇存在時發(fā)生相互作用，從而引起染料發(fā)生顏色變化。此外，使用四氫呋喃清洗OxP-LDH復(fù)合薄膜可以使其回到原始狀態(tài)，這使得該薄膜可以重復(fù)使用。

2.2 LDHs@QDs

QDs是一種很有前景的熒光材料，它對表面相互作用較敏感，因此可以通過改變其組成和粒徑來剪輯它的光學(xué)特性，從而達到所需求的結(jié)果。但是QDs本身容易受到外環(huán)境中光、氧、水分和熱的影響發(fā)生表面降解使熒光減少。此外，QDs與膠體分散液分離時很容易發(fā)生不可逆的聚集而導(dǎo)致熒光缺陷甚至猝滅。因此，將其與LDHs復(fù)合將會利用各自的優(yōu)點相互補償達到我們所需要的優(yōu)異熒光性能。

LDHs@QDs熒光復(fù)合材料能夠通過熒光行為變化檢測水樣本中的重金屬離子Pb2+、Cr3+和Hg2+[6]。谷胱甘肽(GSH)包覆的Mn摻雜ZnS QDs被固定在LDHs的表面，檢測原理基于金屬離子與ZnS QDs的離子交換以及與GSH的競爭性結(jié)合，導(dǎo)致原有材料熒光猝滅而被檢測。CdTe QD@LDH-DBS(十二烷基苯磺酸鈉)納米復(fù)合材料能夠顯著地增強過氧亞硝酸(ONOOH)在分解過程中產(chǎn)生的自發(fā)微弱熒光，靈敏檢測食品中的亞硝酸[7]。LDHs與巰基二丁酸改性的CdTe QDs復(fù)合還可以根據(jù)熒光強度變化作為溫度傳感器[8]，在23～80℃范圍內(nèi)，該材料的熒光強度和峰位置線性響應(yīng)于溫度的改變，其響應(yīng)快，靈敏度高，擁有較好的重復(fù)性和光穩(wěn)定性。

LDHs可以與碳基QDs復(fù)合通過電催化作用檢測葡萄糖和H2O2。比如石墨烯量子點(GQDs)/CoNiAl-LDH復(fù)合物改性的碳糊電極對葡萄糖的氧化展現(xiàn)出很好的電催化性能，可以作為一種非酶類的葡萄糖檢測傳感器[9]。WANG等[10]將辣根過氧化物酶和碳量子點(C-Dots)固定在CoFe LDH上，并將其用來修飾玻璃電極表面，該電極對H2O2展現(xiàn)出很好的電催化還原活性及分析性能。

LDHs還可以與其他材料復(fù)合，比如MnO2納米顆粒，通過電催化作用檢測H2O2，可作為一種生物傳感器用于實時追蹤癌細胞分泌的H2O2[11]。LDHs與還原性氧化石墨烯(RGO)和Au納米顆粒共復(fù)合對藥物分子非那吡啶的氧化具有很好的電催化活性，可以用于在臨床試驗中檢測非那吡啶[12]。

3 催 化

3.1 光催化

LDHs作為光催化劑可以用于分解去除環(huán)境中的有機污染物，還可以用于氧氣生產(chǎn)。ZHANG等[13]合成了C-Dots-LDH-DBS膠體納米復(fù)合材料，它可以作為一種有效的異質(zhì)類芬頓催化劑，用于降解酸化的H2O2產(chǎn)生大量的·OH，并且伴隨著熒光信號的顯著增加。這種類芬頓納米催化劑是環(huán)境友好的、低成本的、有效以及可再次利用的，它能夠識別LDHs層間有機陰離子十二烷基苯磺酸鈉(DBS)的降解而不需要外部任何能量輸入。因此，它可以應(yīng)用于廢水處理過程中有機污染物的氧化降解。Gunjakar等[14]通過將相反電荷的2D納米片層ZnCr-LDH和層狀TiO2自組裝合成了一種層層有序的介孔納米雜化物，它具有高孔隙度以及較高的可見光誘導(dǎo)氧氣生產(chǎn)活性。

3.2 電催化

過渡金屬LDHs本身可以作為電催化劑，也可以與其它材料復(fù)合形成更優(yōu)異的電催化材料。LDHs目前的電催化應(yīng)用主要是用于水電解產(chǎn)生氧氣(析氧反應(yīng))。析氧反應(yīng)在能量轉(zhuǎn)換和儲存過程中是非常重要的。LI等[15]在乙烯醇介質(zhì)中水熱合成了單層CoAl-LDH，其在水中穩(wěn)定并擁有超高的表面積和優(yōu)異的電催化氧氣產(chǎn)生性能。NiFe-LDH因其不良的電導(dǎo)性限制了它的電催化應(yīng)用。然而將其與C-Dots復(fù)合，利用C-Dots的超高電導(dǎo)性、小粒徑、快速的電子轉(zhuǎn)移和電子儲存庫，形成C-Dots/NiFeLDH復(fù)合物，該材料在析氧反應(yīng)中表現(xiàn)出高的電催化活性和穩(wěn)定性[16]。

3.3 化學(xué)催化劑

極小粒徑的LDHs本身可以作為一種高效的綠色納米化學(xué)催化劑，Tokudome等[17]通過凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變過程合成的高分散LDH納米簇(7.8nm)可以用于催化氰乙酸乙酯和苯甲醛的反應(yīng)以及烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率可以達到80%以上。LDHs與其它材料形成復(fù)合材料也可以用于化學(xué)催化，SHU等[18]合成了一種金納米顆粒-LDH-聚乙烯醇雜化膜(Au NPs-LDH-PVA)，該材料是通過將預(yù)處理的金納米顆粒-LDH納米片層與PVA旋轉(zhuǎn)涂膜自下而上自組裝形成的。該雜化膜具有多功能性，可以用于對硝基苯酚的還原催化(圖2)。為了做到化學(xué)催化劑的回收和重新利用，LDHs也可以作為化學(xué)催化劑的載體。de Freitas Castro等[19]將在甲酰胺溶液中剝層的MgAl LDH用硫代水楊酸進行插層和吸附修飾，并將化學(xué)催化劑鐵卟啉固定于LDHs表面用于催化環(huán)辛烯和環(huán)己烷的氧化反應(yīng)。

圖2 (a-d)Au NPs-LDH-PVA雜化膜的合成策略示意圖；(e)對硝基苯酚被Au NPs-LDH-PVA雜化膜催化還原成對氨基苯酚的UV-Vis譜圖[18]Fig.2 (a-d)Schematic lllustration of the synthetic strategy of Au NPs-LDH-PVA hybrid films；(e)UV-Vis spectra of the reduction of 4-nitrophenol using the Au NPs-LDH-PVA hybrid film as a catalyst[18]

3.4 生物催化劑

功能LDHs可以作為一種新的生物催化劑，主要是基于LDHs的吸附能力將蛋白酶吸附于LDHs層間或表面作為酶催化劑的載體，這樣的生物催化劑可以用于改善酶催化劑本身的不穩(wěn)定性(易于變質(zhì)分解)和重復(fù)利用性以做到綠色化學(xué)的可持續(xù)策略。LDH-α-淀粉酶復(fù)合物用于水解淀粉，它的高效性使其能夠作為一種簡單的，環(huán)境友好的和低成本的生物催化劑應(yīng)用于醫(yī)藥和工業(yè)產(chǎn)業(yè)[20]。

4 超級電容

隨著礦物燃料的快速耗竭和嚴重的環(huán)境污染，我們需要生產(chǎn)出先進的、性能得到極大改善的能量存儲系統(tǒng)，并且這種系統(tǒng)需能夠高效的大規(guī)模生產(chǎn)且成本低以保證更高和更廣的需求。超級電容器與普通的電池和介質(zhì)電容器性相比，基于其快速的充電放電、高能量轉(zhuǎn)移率以及循環(huán)壽命長等優(yōu)點，使其成為下一代能量儲存裝置很有前景的候選者。因此開發(fā)高性能電極材料就成為超級電容領(lǐng)域最為重要的研究課題。

4.1 過渡金屬LDHs

基于過渡金屬LDHs本身能夠提供較大的比表面積，層板中的可變價陰離子又可以提供大量的電化學(xué)活性部位，可以作為超級電容器的電極材料，包括NiAl/CoAl LDH，Ni/Co LDH等。但是LDHs屬于無機化合物，作為電極材料其電子傳導(dǎo)性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并不理想，極大地限制了它們的應(yīng)用。目前，為了改進LDHs本身作為電極材料的缺點，研究者們對過渡金屬LDHs所形成的電極材料做了一些改進。比如JING等[21]采用一種綠色的交流電壓方法自組裝形成了具有大比表面積、卓越比電容和放電能力的NiCo雙氫氧化物層狀納米片(NiCoDH)用作不對稱超級電容器(圖3)。這種新方法中，純的Ni和Co電極先被氧化成陽極形成高價態(tài)的金屬氧化物膜，隨之變換電壓使陰極極化，高價態(tài)的金屬氧化物在NaCl溶液中被還原成低價態(tài)的金屬氫氧化物，并伴隨著析氫反應(yīng)發(fā)生。之后，在交替的電場變化下金屬氫氧化物被逐漸從電極表面清除而慢慢層層自組裝形成帶有介孔結(jié)構(gòu)的NiCoDH納米片層。這種超薄的納米片層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能提供豐富的電活性位點和有效的電荷(OH-)輸送路徑。此外，層狀結(jié)構(gòu)和合適的介孔大小分布能夠使電解液更好地滲透到電極材料中，并且能夠有效地縮短離子和電子的快速運輸路徑。WANG等[22]通過一種簡單且節(jié)省能源的方法合成了乙烯醇(EG)插層的EG-Co/Ni LDH納米片層，它擁有較高的層間距以及可調(diào)的過渡金屬組成。當Co和Ni在最佳比例1時，納米片層是一種三維的海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它具有高比表面積以及2～5nm的中孔結(jié)構(gòu)，在中孔里又含有大量的約1.2nm的微孔能夠促進電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。當放電電流密度為1A·g-1時，它的比電容可以達到4160F·g-1，且具有很好的循環(huán)能力。

圖3 NiCoDH納米片層電極的制備示意圖[21]Fig.3 Schematic lllustration for the preparation of NiCoDH layered nanoflake electrode[21]

4.2 LDHs@碳基材料

另外一種改進LDHs作為良好電極材料的方法就是引進導(dǎo)電性優(yōu)良，且比表面積大的電極材料，比如來源豐富、價格低廉且應(yīng)用較多的碳基材料。將LDHs與碳基材料(活性炭，碳納米管，石墨烯)復(fù)合會汲取它們各自的優(yōu)點產(chǎn)生具有更優(yōu)異性能的電極材料。Malak-Polaczyk等[23]將活性炭與CoAl LDH復(fù)合用作電極材料，它能改善單純活性炭電極材料在充電放電過程的膨脹和皺縮，避免電極材料的力學(xué)降解以及在循環(huán)過程中電化學(xué)性能的退化。WANG等[24]通過三步法合成了一種三維層狀NiAl LDH/多層碳納米管/鎳泡沫(NiAl-LDH/MWCNT/NF)電極材料，該材料里NiAl-LDH以六角片晶的形式完全覆蓋在MWCNTs表面，這種分層結(jié)構(gòu)使得其具有更加優(yōu)異的電容。

石墨烯具有眾多優(yōu)點，是較為理想的碳基電極材料，但是石墨烯片層間易于團聚(存在強的范德華力)，這必將使其比表面積和導(dǎo)電性大幅度降低。因此，為了改善石墨烯片層的不穩(wěn)定性并進一步增加石墨烯的比表面積以優(yōu)化其電容性能，嚴琳等[25]制備了三維多孔石墨烯/NiAl LDH復(fù)合材料，其特殊的多孔結(jié)構(gòu)有效地降低了電解液在界面上的傳質(zhì)阻力，使電解質(zhì)能與電極中的電活性成分充分接觸，從而獲得更大的比電容量。ZHANG等[26]將CoAl-LDH引入還原氧化石墨烯的層間形成了一種介孔石墨烯-LDH獨立膜，它可以作為一種靈活有彈性的超級電容器。在該材料里，石墨烯納米層擔任可以導(dǎo)電的強韌網(wǎng)絡(luò)以促進電子的存儲和快速運輸，而嵌入的LDHs負責生成介孔客體以提供高的離子可及表面積并同時提供額外的贗電容。

5 廢水處理

LDHs的層狀結(jié)構(gòu)、大比表面積及陰離子交換能力等使其具有很好的界面吸附能力，可以應(yīng)用于廢水處理方面，比如吸附污水中的有機染料[27](圖4)。影響LDHs本身界面吸附的因素中，煅燒處理以及不同的LDHs合成方法對其影響較大。煅燒處理的LDHs，因其原本層間陰離子被分解，結(jié)構(gòu)重建時會吸附大量來自再水化時溶液中的陰離子，而未煅燒處理的LDHs，其吸附能力主要靠陰離子交換實現(xiàn)。因此，一般煅燒LDHs的吸附量會高于未燒結(jié)LDHs。不同的合成方法，比如共沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法和剝層法等，會形成不同結(jié)晶結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的LDHs，這也會導(dǎo)致LDHs的吸附能力不同[28]。比如LV等[29]采用一種三相(己醇，己烷和十六烷基三甲基溴化胺)水熱法制備了一種一維拓撲結(jié)構(gòu)的LDHs納米卷，該LDHs與一般的六邊形的LDHs相比，具有更好的吸附有機染料甲基橙的能力。

圖4 LDHs吸附有機染料甲基橙示意圖[27]Fig.4 Schematic lllustration for the adsorption of methyl orange in LDHs[27]

除了煅燒處理和優(yōu)化合成方法，為了提高LDHs的吸附容量，還可以通過：①對LDHs的結(jié)構(gòu)進行進一步改造增加其比表面積，比如應(yīng)用Pluronic F127[30](高分子嵌段聚合物)對LDHs進行修飾，然后進行煅燒處理形成介孔結(jié)構(gòu)用于吸附溴酸鹽；或者將LDHs與微晶纖維素復(fù)合后經(jīng)過微波水熱處理形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于吸附有機染料分子[31]。②將LDHs與具有更大比表面積的材料形成復(fù)合材料，比如將納米級零價鐵與LDHs共沉淀復(fù)合用于磁性固相萃取廢水中的酚類物質(zhì)[32]；將海泡石纖維粘土與LDHs復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料(極高的比表面積和孔隙度),不僅能夠吸附陰離子染料還可以吸附陽離子有機染料[33]。

對于一些中性和疏水的有機分子以及重金屬離子的吸附，需要對LDHs進行一些其它處理。比如將p-對氨基苯甲酸陰離子插層于LDHs層間形成有機改性的LDHs，然后利用p-對氨基苯甲酸陰離子和有機中性分子氯醌之間的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)來進行吸附[34]?；蛘邔⒈砻婊钚詣┦罄钐侵隠DHs層間用于吸附對甲酚和銅離子，對甲酚可以與LDHs層間鼠李糖脂通過疏水作用力被吸附，銅離子可以與鼠李糖脂的親水羧基基團發(fā)生配位作用而被吸附[35]。還可以在NiCr LDH層間引入一些可以與重金屬離子發(fā)生配位作用的有機陰離子(二苯胺-4-磺酸鹽)用來吸附重金屬離子Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+[36]。

6 光致發(fā)光材料

圖5 TMPyP分子在(DNA/LDH)20超薄膜層間的插層和脫層過程[37]Fig.5 Representation of the intercalation and deintercalation of TMPyP molecules in the (DNA/LDH)20 UTF[37]

LDHs在光致發(fā)光材料中主要起到載體和模板作用。SHI等[37]通過將DNA和LDHs納米片層自組裝制備了一種高度定向超薄膜，它可以作為一種手性旋光開關(guān)(圖5)。此開關(guān)是通過一個手性發(fā)色基團分子(TMPyP)在HCl或NH3/H2O氣氛下插層或脫離DNA的螺旋腔中實現(xiàn)的，該螺旋腔在LDHs層間穩(wěn)定。該薄膜表現(xiàn)出較好的可逆性和可重復(fù)性，可以用于數(shù)據(jù)存儲過程中的手性旋光開關(guān)。LI等[38]將生色團螺吡喃(SP)包裹在嵌段共聚物PTBEM(聚丙烯酸叔丁酯-co-丙烯酸乙酯-co-甲基丙烯酸)中生成SP@PTBEM膠束，隨后帶負電的SP@PTBEM膠束與帶正電的LDHs納米板層層層自組裝形成(SP@PTBEM/LDHs)n超薄膜。由于SP在受到紫外光照射時結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)變?yōu)椴炕ㄇ?MC)，而MC在收到可見光照射后結(jié)構(gòu)會重新轉(zhuǎn)換為SP，這種超薄膜可以作為一種光響應(yīng)開關(guān)，且具有很好的可逆性和光穩(wěn)定性，能夠用于光致變色材料和元件。WANG等[39]制備了一種光致變色陰離子/LDHs薄膜，該膜是將聚乙烯醇改性的十聚鎢酸(PVA-W10O32)與CoAl-LDH納米片層層層沉積在石英基質(zhì)上形成的，該薄膜在紫外和可見光照射時，基于鎢元素的氧化和還原(價態(tài)變化)狀態(tài)變化可以用作可逆的光學(xué)開關(guān)。

7 其 它

7.1 LDHs@聚合物

LDHs的熱穩(wěn)定性和阻燃性等可以改善高分子聚合物的性能。與未修飾的LDHs復(fù)合材料相比，硬脂酸改性的ZnAl LDHs與丙烯腈聚丁橡膠(NBR)形成的復(fù)合材料具有更好的機械性能，且其與傳統(tǒng)制備的橡膠相比具有更高的交聯(lián)密度[40]。LDHs的表面硅烷化修飾能夠促進LDHs與瀝青的相容性，改善瀝青抗紫外老化性能[41]。表面硅烷化修飾的LDHs與旋涂于玻璃基底的聚乙烯醇(PVA)進行自下而上層層自組裝形成多層PVA/LDH膜，它的結(jié)構(gòu)類似于天然珍珠，具有很好的機械性能，比如高強度(已超過天然珍珠)和高延展性(彈性指數(shù)與人骨相當)[42]。LDHs還可以作為納米填料分散在聚合物比如環(huán)氧樹脂基體中增加其熱穩(wěn)定性和阻燃性[43]。

7.2 生物醫(yī)藥

LDHs在細胞培養(yǎng)、生物標記、生物醫(yī)學(xué)工程以及藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用目前也在快速發(fā)展中。FENG等[44]基于光刻技術(shù)設(shè)計和制備了一種可陰離子交換的LDHs微陣列，該陣列可有選擇性地黏附細胞，并能夠釋放藥物分子調(diào)節(jié)細胞的行為。胚胎干細胞(mESCs)具有成為再生醫(yī)藥的巨大潛力是基于它的兩大特性：自我更新和多能性。而LDHs納米顆粒能夠在無供養(yǎng)體以及不依賴白血病抑制因子(LIF，胚胎干細胞培養(yǎng)過程的必需因子)的培養(yǎng)條件下，通過PI3K信號通路支撐mESCs的自我更新和抑制其自發(fā)分化[45]。Serrano等[46]制備了一種無重金屬Cd的InP/ZnS QDs@SiO2@LDH熒光納米復(fù)合材料，它可以用作生物標記。在該復(fù)合材料中，LDHs和SiO2一方面用來保護InP/ZnS QDs避免其在生理條件因容易發(fā)生聚集而產(chǎn)生的熒光退化或猝滅，另一方面延長細胞的生存時間增加熒光材料的生物相容性。Fayyazbakhsh等[47]將CaAl LDH與羥基磷灰石(HA)通過共沉淀法復(fù)合形成LDH-HA，再采用溶劑澆鑄和層壓技術(shù)與明膠形成LDH-HA/GEL骨組織工程骨架材料，該材料機械性能良好，多孔隙，具有較好的生物活性和生物降解性。

此外，LDHs還在其它更廣泛的領(lǐng)域可以應(yīng)用。比如將天冬氨酸插層改性的LiAl LDH轉(zhuǎn)換膜(ALCC)沉積在6N01鋁合金上可以用于防腐蝕[48]，并且當人為劃傷ALCC包覆的鋁合金材料時，發(fā)現(xiàn)其具有自愈性。自愈機制是基于損壞區(qū)域ALCC的組成離子釋放后，又發(fā)生了離子置換和自組裝形成新的膜。LDHs通過水熱原位生長于紡織物表面，并將月桂酸根離子吸附于其上形成了一種超疏水和超親油的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，該材料可以有效的分離油和水，并且有選擇地吸附油[49]。

8 結(jié) 論

根據(jù)LDHs及其它組分材料的性質(zhì)，通過合理的設(shè)計制備出分散性良好的多功能化LDHs及其復(fù)合材料是當前的研究熱點并且取得了一定的成果，為后期LDHs工業(yè)化生產(chǎn)奠定了一定的理論基礎(chǔ)。但是LDHs作為一種二維納米材料，在其合成以及應(yīng)用過程中會很容易受到外界不同因素的干擾發(fā)生聚集甚至沉降，導(dǎo)致其功能性受到削弱?？紤]到LDHs的聚集與其表面電荷性質(zhì)息息相關(guān)，當材料的總凈電荷和表面電勢上升或下降至一定程度時(表面電荷接近于零)會致使聚集情況發(fā)生[50]。因此針對不同的插層與修飾情況以及不一樣的復(fù)合組分，選擇合適的分散劑在LDHs表面形成具有保護作用的穩(wěn)定吸附層是解決聚集問題的一個方向，這樣可以避免LDHs表面因吸附其它材料組分或者因處在高離子強度環(huán)境中而導(dǎo)致的體系不穩(wěn)定。雖然LDHs功能材料因具備各種優(yōu)異的性能而擁有廣闊的應(yīng)用前景，但是將其推向市場的前提必須是能夠合成出性質(zhì)穩(wěn)定均一的產(chǎn)品，所以進一步優(yōu)化制備方法和工藝仍將是現(xiàn)階段研究LDHs功能材料的重點。