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HCl 238
4.8.2 碳减排——吸附CO2 242
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