(a) 未修饰的LDHs不能分散在二甲苯中，修饰后能够在二甲苯中很好的分散；(b) 修饰后的LDHs在二甲苯中的紫外可见光谱；(c) 水洗和丙酮洗后LDHs的XRD图

LDHs具有独特的化学和物理性质：1）多种替代金属阳离子，可以精确控制主体层的化学成分; 2）可替代的夹层阴离子有助于调节层间通道高度和功能; 3）独特的“记忆效应”；这些特性使得LDHs纳米材料适于用作高性能膜材料。

2.LDHs用于气体分离膜

图3. LDHs作为选择性分离层用于CH4/H2的分离

图4. LDHs作为缓冲层用于气体分离

图5. LDHs作为缓冲层用于气体分离

图6. LDHs作为CO2的高速运输通道

LDHs作为选择性分离层展现出精准的分子筛分性能；作为缓冲层所制备的复合膜的气体选择性均高于单一的LDHs膜或ZIF膜；并且LDHs对CO2具有良好的吸附选择性，可作为高速CO2促进传质通道。

3.LDHs用于液体分离膜

图7. LDHs作为纳米填料用于超滤过程

图8. LDHs作为纳米填料用于纳滤过程

图9. LDHs作为纳米填料用于正渗透过程

图10. LDHs作为吸附剂用于膜吸附过程

图11. LDHs作为疏水层用于油水分离过程

图12. LDHs作为离子传导载体用于甲醇燃料电池

LDHs作为纳米填料能够促进聚合物膜的选择分离性能、亲水性、机械强度、抗污染、抗氯和热稳定性；作为吸附剂展现出杰出的吸附性能（例如：重金属、砷酸盐、磷酸盐、铬酸盐等）；并具有特殊的微观结构可用于油水分离；以及良好的离子传导能力可用于甲醇燃料电池隔膜。

【小结】

综上所述，LDHs纳米材料依靠均匀的层间通道，具有明显的分子筛分效果，可用于制备高性能气体分离膜；碳酸根插层的LDHs可作为CO2的高速传输通道。另外，LDHs可以作为有效的缓冲层，保证形成无缺陷、高性能的ZIF@LDHs复合膜。进一步将LDHs掺入聚合物膜基质中，显着改善聚合物膜的分离性能和亲水性，并且具有较好的机械强度，热稳定性，导电性，耐氯和抗污染能力。考虑到LDHs可以进一步剥离成单层纳米片或化学改性以改善与聚合物膜的亲和力和相互作用，为设计下一代高性能分离膜提供了新的途径。

文献链接：Recent advances in layered double hydroxides (LDHs) as two-dimensional membrane materials for gas and liquid separations (J. Membr. Sci., DOI: 10.1016/j.memsci.2018.09.041)

本文由材料人编辑部新能源前线组编辑整理。

cailiaokefu返回搜狐，查看更多