论文部分内容阅读
插层结构材料是近年来迅速发展的一类新型功能材料。构筑层状及插层结构材料的推动力一般为共价键、离子键、氢键、静电力、亲(疏)水力、范德华力及其相互作用。它的构筑基元和结构的可调控性和多样化,使其具有极大的结构设计空间,从而功能组合性能被极大强化,为其发展提供了广阔空间,可作为催化材料、分离和吸附材料、功能性助剂材料、生物医药材料等,广泛应用于国民经济多个领域。
本文利用水滑石类化合物的阴离子可交换性、结构的可调控性以及层板对层间物种具有稳定作用的特性,分别采用离子交换法和焙烧复原法,成功的将水杨酸根阴离子、烟酸阴离子和荧光黄阴离子插入水滑石层间。采用XRD、SEM、FT-IR和TG-DSC等分析表征手段对上述插层前驱体、层间客体及插层产物的晶体结构和性能进行了研究。
采用水热合成法和共沉淀法来制备Mg-Al-CO3型水滑石前驱体。我们发现,共沉淀法制备得到的水滑石前驱体,分布不均匀,结构不规整,结晶效果不好。而利用水热法合成的Mg-Al-CO3型水滑石前驱体,分布均一,呈现较规整的正六边形结构。随着水热温度的增加和水热时间的延长,晶片在长大,而且是沿着正六边形的六个边发展的。并且,升高水热温度和延长反应时间有利于提高产品的结晶度。
采用离子变换法合成了水杨酸插层LDHs,通过对不同反应条件的插层效果比较发现,最佳的合成条件为:反应时间12h,反应温度80℃,反应pH值为4;利用水滑石的“记忆效应”,采用焙烧复原法成功地将烟酸插入LDHs层间。将两种方法进行比较发现,使用离子交换法要比焙烧复原法的插层效果更优。
采用离子交换法在最佳的合成条件下,成功地将荧光黄阴离子插入到水滑石层间。根据表征和测试结果发现,插层后水滑石层板间的距离从0.78719nm扩大到1.1796 nm,且荧光黄酯类的C=O伸缩振动的特征峰受到层板间氢键作用和其他弱的化学键的影响,向低频方向产生移动,据此确立了荧光黄阴离子插层MgAl-CO32-型水滑石的超分子结构模型:插层结构体系中存在主体-客体、客体-客体的相互作用,其中荧光黄阴离子通过静电力和氢键与LDHs层板相互作用,插层产物中荧光黄阴离子在LDHs层板间是以与层板成一定的角度单层倾斜排列的。
通过对荧光黄插层产物的TG-DSC谱图分析,表明插层后产物的热稳定性增强。对插层产物的荧光效果进行检测后发现,荧光黄阴离子进入层间后,其荧光效果明显减弱。且由于层板间作用力的影响,其发射波长发生蓝移。这种热稳定性强,荧光效果可调控的有机-无机组装材料有望应用于各种功能性荧光材料。