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层状纳米空间材料由于具有二维稳定有序的层结构,以及层间可调节性能,可为功能性无机或有机分子提供特定的纳米级空间环境。功能性无机或有机分子可以以单分子层或双分子层的形态存在于层状纳米空间中,这是在宏观空间中不可能得到的,从而可形成全新性能的复合材料,使其在催化化学、电化学、材料化学、生物化学等领域得到广泛研究。然而,现有的层状材料所具有的不可改变的层空间结构和缺少功能性,使得很难在其层空间内进行多步可控分子反应和影响控制分子的反应过程,进而根据使用目的设计材料的性能。
本文在本组制备的两种新型具有规则排列氨苯基和氨丙基的层状有机硅石基础上,分别选取丙烯酸和聚苯乙烯磺酸阴离子为客体分子来研究其在层空间中的可控反应。
从层结构中带有规则官能团的二维层状材料可使在其层空间内进行多步可控分子反应角度,通过FTIR光谱、<13>C CP/MAS NMR光谱、XRD光谱和元素分析测试,讨论了由具有规则排列氨苯基的层状有机硅石制得新型具有规则排列双键的层状二维分子空间材料(AAPhS)及进一步的层间多步可控反应尝试(例如过硫酸钾引发规则双键聚合)。
从层结构中带有规则官能团的二维层状材料可使在其层空间内影响控制分子的反应过程角度,通过FTIR光谱、<13>C CP/MAS NMR光谱、元素分析、XRD光谱、Raman光谱和<13>C NMR光谱测试,研究丙烯酸在具有规则排列氨丙基的层状有机硅石二维分子空间中聚合反应,并与宏观空间进行了比较。另外,得到了一种新型的有机-无机纳米复合材料层状聚丙烯酰胺丙基硅石(ATMS-PAA)。
从静电组装的角度,通过FTIR光谱、XRD光谱和元素分析测试,讨论了这两种具有规则排列氨丙基和氨苯基的层状有机硅石聚阳离子分别与聚苯乙烯磺酸阴离子间的插层组装反应的可行性,并发现聚电解质聚苯乙烯磺酸阴离子很容易地插入氨丙基硅石层结构中形成新的聚合物复合材料ATMS-PSS。
通过以上研究可发现新型具有规则排列官能团的层状有机硅石利用其功能性层空间在进行多步可控分子反应和影响控制分子的反应过程方面显示了巨大的潜力。