新型ZnCoAl-LDH与ZnCoCr-LDH材料的绿色四组分反应催化及染料吸附性能研究

本研究针对环境治理和绿色催化需求，成功制备ZnCoAl-LDH和ZnCoCr-LDH层状双氢氧化物（LDH），证实其作为多相催化剂在四组分反应中高效合成二氢吡喃-吡唑衍生物，并展现对阴离子染料刚果红（CR）的优异吸附性能（ZnCoCr-LDH最大吸附量达391.920 mg/g），为多功能材料开发提供新思路。

　　

在环境治理和绿色化学领域，开发兼具催化与吸附功能的多功能材料是当前研究热点。层状双氢氧化物（LDH）因其独特的层状结构、高比表面积和可调控的化学组成，在催化和污染物去除中展现出巨大潜力。然而，传统材料存在催化效率低、吸附容量有限等问题。针对这一挑战，摩洛哥Sultan Moulay Slimane大学的研究团队通过共沉淀法成功制备了两种新型LDH材料——ZnCoAl-LDH和ZnCoCr-LDH，并系统研究了其在四组分反应中的催化性能及对刚果红（CR）染料的吸附机制，相关成果发表在《Journal of Organometallic Chemistry》。

研究采用共沉淀法制备材料，通过扫描电镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA/DTG）进行表征。催化实验在绿色条件下进行，产物通过核磁共振（1D/2D NMR）鉴定。吸附研究考察了pH、初始浓度、接触时间和吸附剂用量对CR去除的影响，并采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型拟合数据。

材料表征结果
ATR-FTIR分析显示3435 cm^-1
处O-H伸缩振动峰和1633 cm^-1
处水分子弯曲振动峰，证实LDH的层状结构。XRD图谱显示典型（003）和（006）晶面衍射峰，表明成功合成高结晶度LDH。TGA显示材料在200-400°C具有良好热稳定性。

催化性能
ZnCoAl-LDH和ZnCoCr-LDH在四组分反应中高效催化合成二氢吡喃-吡唑衍生物，反应条件温和且产率高，核磁共振证实产物结构正确。

吸附性能
ZnCoCr-LDH在pH=2时对CR的去除率达98%，最大吸附容量为391.920 mg/g（Langmuir模型），优于ZnCoAl-LDH（93%，272.756 mg/g）。动力学研究表明ZnCoAl-LDH符合伪一级模型（PFO），而ZnCoCr-LDH符合伪二级模型（PSO）。

结论与意义
该研究证实ZnCoCr-LDH在催化和吸附领域均优于ZnCoAl-LDH，其高CR吸附容量归因于更强的静电相互作用和层间阴离子交换能力。作为多相催化剂，LDH材料可重复使用且环境友好。研究成果为开发"催化-吸附"双功能材料提供了新策略，在废水处理和绿色合成中具有重要应用价值。