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纳米结构的材料已经在众多领域中衍生出了众多应用,而作为种典型的层状化合物,水滑石(Layered Double Hydroxides,简写成LDH)因为具有较高的化学可调变性协同各种客体阴离子的可交换性能,也具备着很多潜在应用能力。然而,一般假定同一批制备的LDH具有相同的化学组成,在同一LDH片上具有均匀的成分分布,但是缺少实验的证实或证伪。之所以会出现这样的情形,一个很重要的原因是没有合适的技术条件。我们采用密度梯度分离技术(DGUS),利用胶体颗粒在离心力场的作用下,在密度梯度中的存在沉降行为的差异,成功的将LDH纳米片按照其尺寸大小进行了分离,并进而对其生长机理有了更精细的研究和理解。通过对分离后不同大小LDH纳米片的EDS分析可以发现,LDH的化学组成和尺寸之间存在一定的关系,随着尺寸的增大,LDH纳米片中Mg元素的含量随之增加。这个关系进一步指导我们成功控制投料中Mg/Al摩尔比来合成不同尺寸的LDHs纳米片,实现了由组成控制LDH纳米颗粒尺寸。在5℃的时候,对胶体磨瞬间成核过程分时间段取样离心分离,通过ICP测试发现,0.5min时可以观察到所得浆体的沉淀物的Mg/Al摩尔比接近投料的Mg/Al比值,随着时间的延长,Mg/Al摩尔比值由初始的3逐渐降低至2左右,这就引导我们提出了同一体系中LDH生成不同大小片的机理,主要分为四个阶段：所有金属离子的全部共沉淀；金属Mg盐的溶解；LDH的成核；LDH的晶化。本研究工作对于如何控制制备出稳定的单分散LDH胶体纳米晶提供了一定的理论和实验基础。由于LDH具有很高的化学可调变性,因此层板化学组成的变化会导致不同M2+/M3+比的金属阳离子层板的原子排布不同,从而层板化学性质和层板电荷密度等相应变化不同,根据理论模型可知不同M2+/M3+比的层板每个M2+周围的M3+的个数不同,这就导致了M2+所处的化学环境不同。经实验证明,改变投料中Ni/Al比可得到组成不同的NiAl-LDH胶体溶液,他们的循环伏安曲线中的氧化还原峰与其NiAl比例成线性相关：随着Ni2+/Al3+比由1.8增加至2.8,Ni2+/Ni3+氧化还原电势由0.53V降低至0.50V。这是由于,对于NiAl-LDH来说,随着Ni2+/Al3+摩尔比的增大,金属阳离子层板中Ni2+周围的Al3+的个数减少,Ni2+转变成Ni3+所需要的化学势垒降低。