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本论文以层状双金属氢氧化物MgAl-LDH为前驱体,采用剥离/再配列、膨润/回复法制备大环化合物(冠醚、环糊精)/LDH复合体,通过XRD、FT-IR、ICP、CHN、SEM和TG-DTA等手段研究其结构、组成、形貌和性能,主要内容包括:
1、采用剥离/再配列法在室温下将4,7,13,16-四羧甲基-1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂环十八烷(TECA)插入MgAl-LDH层间,改变TECA/LDH质量比,合成具有不同结构的复合体TxL(x为质量比)。X较小时(T0.25L,T0.5L和T0.8L),生成二级递阶产物(层间距为2.35,2.25和2.55 nm);x较大时(T1L和T2L),生成TECA在层间单层垂直排布的均相结构(1.80 nm)。改变再配列时间,TECA/LDH=0.5时配列3 h生成含NO3-的二级递阶产物(层间距2.35 nm),12～32 h生成含CO32-的二级递阶产物(层间距2.33 nm)。基于Daumas-Hérold递阶模型,提出相分离模型解释Staging的形成。
2、通过膨润/回复法在室温下将TECA插入MgAl-LDH层间,改变TECA/LDH质量比,合成不同结构的的复合体TxL,很好保持LDH前驱体的形貌。X较小时(T0.125L和T0.25L),首次发现三级递阶结构(层间距2.60和2.90 nm);x增加(T0.5L),生成二级递阶产物(层间距2.33 nm);x较大时(T1L和T2L),为均相结构(层间距1.61 nm)。水洗和干燥过程复合体,发现化合物结构符合Daumas-Hérold递阶模型。
NaOH减量使TECA部分去质子,减小电荷密度,生成TECA在层间双层排布的产物(层间距2.60 nm)。加CO32-到膨润相中,x较小的复合体(T0.5L)由二级递阶结构(层间距2.33 nm)转化为三级递阶结构(层间距2.50 nm)。
形成复合体(T2L)后加Na2CO3,其结构由均相(层间距1.61 nm)转化为二级递阶相(层间距2.33 nm)。
T2L复合体选择吸附Ni2+,吸附后复合体的层间距变大(由1.57nm到1.84 nm),结晶度变好,说明金属离子与TECA结合后使层间的TECA更稳定。
3、用膨润/回复法法合成CSAE/LDH复合体(CSAE为4,7,13,16-四羧乙基-1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂环十八烷),比离子交换所得复合体结晶度高。发现合成复合体的新方法:一锅法,缩短了反应时间,有效避免CO2的干扰,而且层板Mg/Al比不变,这是离子交换、剥离/再配列和膨润/回复法所达不到的效果。
4、利用膨润/回复法在室温下将不同取代度的SO3-β-CD插入MgAl-LDH层间,合成SO3-β-CD/LDH复合体,较好保持了LDH前驱体的形貌。通过XRD和FT-IR分析,发现SO3-β-CD的取代度越大,所得复合体结晶性越好。与冠醚分子不同,SO3-β-CD未生成Staging结构。