镁铝型水滑石水热合成

水滑石是一类具有特殊结构的层状无机材料 .具有可调变的组成及独特的结构和性能 ,在离子交换、吸附分离、催化、医药等领域得到广泛应用 [1～ 4 ] .特别是水滑石类材料所具有的选择性、红外吸收性和离子交换性等一些特殊性能 ,使其作为新型无机功能材料已应用于 PE农膜 (保温剂 )和 PVC(无毒热稳定剂 )等高分子材料中 ,显示了独特的性能[5] .作为无机功能材料 ,水滑石在复合材料中的应用必然涉及其粒子尺寸和分布 ,因此对水滑石晶化规律的研究非常重要 .水滑石成熟的合成方法是共沉淀法[6] ,如单滴法、双滴法 .由于沉淀粒子是渐次产生 ,…     

锌镁铝类水滑石负载碘氧化铋的制备与表征

采用水热法将碘氧化铋(BiOI)负载到锌镁铝类水滑石(ZnMgAl-HTLCs)上制备得到BiOI/ZnMgAl-HTLCs可见光催化剂。 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等技术手段考察了BiOI负载质量分数、反应温度、反应时间及加料顺序等因素对BiOI/ZnMgAl-HTLCs光催化剂结构及形貌的影响。 结果表明,在制备BiOI/ZnMgAl-HTLCs材料中先加入锌镁铝类水滑石,负载质量分数为40%的BiOI,反应温度为140 ℃,反应时间为24 h,可以得到结晶度高和形貌较好的BiOI/ZnMgAl-HTLCs。     

规则镁铝水滑石超分子的组装及其结构分析

以MgCl_2·6H_2O、AlCl_3·6H_2O、Na_2CO_3为原料,采用乙二醇-水热法组装了超分子结构镁铝水滑石,考察了乙二醇-水热法对水滑石晶形、结构、分散性、规整性的影响.样品用XRD、SEM、TEM、IR、TG-DTA、N_2吸附-解吸进行了表征.结果表明,在水热反应体系中加入15(vol)%的乙二醇,于T-180℃反应16h可获得晶形好、板层结构显著、规整性好、分散性好的优质镁铝水滑石,谢乐公式估算粒子粒径为36nm左右.     

镁铝类水滑石的合成、表征及其催化丙酮缩合性能

采用共沉淀-水热法合成了一系列的类水滑石样品.用XRD、TEM等表征了合成样品的结构及表面形貌;用NH3-TPD、CO2-TPD测试样品表面酸碱性质,优化了镁铝水滑石的合成条件,重点考察了镁铝比对合成样品晶形的影响和样品表面酸碱性变化的规律,阐述了层板上原子配位分布的微观结构,以及不同镁铝比的类水滑石在催化丙酮缩合制备双丙酮醇反应中催化性能.     

反气相色谱法测定锌镁铝类水滑石的表面性能

采用水热合成法制备了锌镁铝类水滑石(ZnMgAl-HTLC),利用X射线衍射仪(XRD)对ZnMgAl-HTLC的晶体结构进行了表征,并以一系列非极性和极性分子为探针分子,采用反气相色谱法(IGC)研究了ZnMgAl-HTLC的表面性能.结果表明:XRD特征衍射峰窄、尖、高,水热合成法能够制得纯度较高的ZnMgAl-HTLC; ZnMgAl-HTLC表面吸附自由能小于零,表面色散自由能最大为6.02 mJ/m²,酸碱作用自由能最大为5.33 kJ/mol,吸附焓为43.6 kJ/mol,吸附熵为0.15 kJ/mol.本文的反气相色谱方法对研究锌镁铝类水滑石的表面性能具有重要的指导意义.     

一种新型的纳米功能材料:磁性纳米镁铝水滑石

本文将磁性基质与镁铝水滑石进行组装首次合成出一种新型的纳米磁性功能材料—磁性纳米镁铝水滑石。这种新型纳米功能材料的XRD及TA结果表明,镁铝水滑石赋予磁性后并没有改变其层状结构的典型特征。样品的TEM图表明,磁性基质的加入后样品的颗粒粒径并没有明显增大,且保持在20～50nm之间。对磁性镁铝水滑石磁性能的考察结果表明,样品的比饱和磁化强度随磁性基质含量的增加而线性增加。     

镁锡水滑石中的超分子作用

通过构建镁锡水滑石(Mg3Sn-LDHs-yH2O)周期性计算模型,基于密度泛函理论,用CASTEP程序模块,进行模型的几何全优化.对各体系的结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、逐级水合能等进行分析,探究客体CO320-和H2O的分布形态及其与主体层板的超分子作用.结果表明,[Mg6Sn2(OH)16]4+层间插入客体阴离子CO320-和水分子后,主客体间存在着较强的超分子作用力,主要包括静电和氢键作用,且氢键作用在水合过程中起主导作用,总体上层板-水(L-W)型/层板-阴离子(L-A)型氢键强度要强于阴离子-水(A-W)型/水-水(W-W)型氢键.随着层间水分子的增多,层间距先增大后又稍降低.当y=0、1时,客体所在的平面与主体层板平行,且与两层板的距离基本相等;当y=2、3时,客体以偏向某一层板的形式存在.与层间H2O相比,层间阴离子CO230-对体系态密度的影响更显著,层板与CO320-的总体作用力大于与H2O的总体作用力.随着水分子数的增加,Mg3Sn-LDHs-yH2O体系的逐级水合能绝对值逐渐降低,说明Mg3Sn-LDHs的水合程度不会无限增加,而是具有饱和量.     

阴离子插层镁铝水滑石结构及相互作用的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算了MgAl-LDHs层板与无机阴离子(F^-、Cl^-、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-)和有机阴离子(水杨酸根离子([HO(C₆H₄)COO]^-)、苯甲酸根离子([(C₆H₅)COO]^-)、对二甲氨基苯甲酸根离子([p-(CH₃)₂N(C₆H₄)COO]^-)、十二烷基磺酸根离子[C₁₂H₂₅SO₃]^-、己烷基磺酸根离子[C₆H₁₃SO₃]^-、丙烷基磺酸根离子[C₃H₇SO₃]^-)间的相互作用,获得稳定超分子几何结构及相互作用能。层板主体与客体间存在较强的超分子作用,包括主客体间静电作用和氢键等。主、客体间相互作用能数值大小顺序为CO₃^2- > SO₄^2- > F^-> Cl^-> NO₃^-;[p-(CH₃)₂N(C₆H₄)COO]^-> [(C₆H₅)COO]^-> [HO(C₆H₄)COO]^-和[C₁₂H₂₅SO₃]^-> [C₆H₁₃SO₃]^- > [C₃H₇SO₃]^-。另外,还采用自然键轨道(NBO)计算和分析了LDHs 层板与阴离子间作用机理,从二阶微扰理论计算得到的稳定化能变化趋势与相互作用能数据基本吻合。     

类水滑石材料主客体插层结构的构筑及特性的理论研究

因主体层板和层间客体具有丰富的可调性,类水滑石材料(LDHs)在催化、吸附、生物医药及光、电、磁等方面展现出了广阔的应用前景.近年来理论研究已成为揭示LDHs微观结构和性质的重要手段,本文系统综述了LDHs材料主体结构、客体结构以及主客体相互作用3个方面的理论研究工作进展,及其在作为光驱动催化剂方面应用的理论研究.从主体元素构成、元素比例、电荷分布、拓扑结构转变、能带结构、态密度、层间阴离子组成、离子交换性能、主客体作用力、能量性质及光催化性能等方面,在原子、电子尺度上揭示了LDHs材料结构-性能之间的构效关系,为以其为材料平台构筑一系列基于超分子插层结构主客体间相互作用的新型功能材料、扩展材料的功能性提供了丰富的理论信息和有益指导.     

邻甲酚在类水滑石、焙烧及改性类水滑石上的吸附

用液相非稳态共沉淀法制备了Mg-Al 类水滑石(HTlc); Mg-Al HTlc 于450 ℃下焙烧得焙烧类水滑石(CHTlc); 采用结构重建法由CHTlc 制备了十二烷基硫酸根(DS－)插层(改性)类水滑石(DS·HTlc). 研究了邻甲酚在Mg-Al HTlc,CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附行为: 邻甲酚在Mg-Al HTlc, CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附动力学和等温式均分别符合准二级动力学方程和Freundlich 方程, 且吸附速率和吸附量大小均依次为: DS·HTlc>>CHTlc>HTlc; 在初始pH＝5.00～13.00 范围内, 邻甲酚在HTlc 和CHTlc 上的吸附量随pH 值的增加先增加后减小, 随温度的增加而增加, 邻甲酚在DS·HTlc 的吸附量随pH 值和温度的增加而降低; 邻甲酚在HTlc, CHTlc 和DS·HTlc 上的吸附量均随电解质(NaCl)浓度的增加而增加, 探讨了吸附机理. 研究结果表明, DS·HTlc 有望成为一种新型的高效酚类有机污染物处理剂.     

双金属复合氧化物的结构与紫外阻隔性能

双金属复合氧化物（ＣＬＤＨ）是一类发展迅速的无机层状材料的煅烧产物,在催化、吸附等领域已获长足进展［１］,但作为紫外阻隔材料的性能研究尚鲜见报道．本文研究了不同双金属复合氧化物的紫外阻隔性能,结果发现二价金属离子为锌离子的ＣＬＤＨ具有良好的紫外阻隔性能．实验所用试剂均为分析纯．ＣＬＤＨ由ＮａＯＨ,Ｎａ２ＣＯ３,ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ,ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ,Ａｌ２（ＳＯ４）３·１８Ｈ２Ｏ为原料,按文献［２］方法制备．ＺｎＯ＋Ａｌ２Ｏ３复配物是按一定比例机械混合后,研磨,并在与ＣＬＤＨ相同的条件下煅烧…     

二价金属离子对含铜水滑石结构稳定性的影响

通过构建不同的二价金属离子(M²⁺=Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Co²⁺)部分取代铜离子形成CuM₂Al 水滑石(CuM₂Al-LDHs)的周期性模型, 基于密度泛函理论(DFT), 用CASTEP程序模块对周期性模型进行几何全优化和性质计算, 通过分析各体系的结构参数、电子排布、Mulliken 电荷布居、氢键、结合能, 总结出含铜水滑石体系结构的稳定性规律. 计算结果表明: 在CuM₂Al-LDHs 体系中, 主客体间作用力对层板厚度的影响占主要因素; M离子对中心三价铝离子的影响较小, 对二价铜离子的影响较大, 其中价电子均匀排布的M离子对铜的畸变影响小于价电子不均匀排布的M离子. 另外在价电子均匀排布的CuM₂Al-LDHs 体系中, 主客体间的静电作用力和氢键强度逐渐增强. 总体上, 随着M离子周期数的增加, 体系的畸变角增大, 结合能绝对值逐渐减小, 体系的稳定性下降. 价电子不均匀排布的CuCo₂Al-LDHs 体系的稳定性最差. 这有助于从理论上更好地认识含铜水滑石的合成规律.     

铜锌铝三元水滑石畸变结构和稳定性的理论研究

基于密度泛函理论,用CASTEP程序模块构建水滑石(CuxZn3-xAl-LDHs)周期性计算模型,进行模型的几何全优化,对各体系的结构参数、氢键、Mulliken电荷布居及结合能等进行分析,探讨体系中的Jahn-Teller效应和结构稳定性.计算结果表明,层板中Cu2+与Zn2+交错排列的构型比较稳定.随着层板上Cu2+取代Zn2+的量增多,晶胞对称性变差,但Cu2+的Jahn-Teller效应对中心Al3+的影响较小.CuxZn3-xAl-LDHs(x=0～3)体系中离子键逐渐变强,共价键逐渐变弱,体系整体上由共价型晶体向离子型晶体转变.体系中Jahn-Teller效应导致的畸变使主-客体作用力增强,其中静电作用力减弱,氢键强度变大,且氢键作用占优势.总体上,体系的结合能绝对值逐渐减小,稳定性降低,这对于合成含铜的LDHs材料具有理论指导意义.     

MgFe-Cl-LDHs的合成、结构及其插层组装性能研究

合成出了层间含Cl-的MgFe型层状双羟基氢氧化物（MgFe-Cl-LDHs），通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重及差热分析(TG-DTA)和元素分析等手段对其组成和结构特征进行了分析。研究表明：在共沉淀条件下，可制得晶体结构规整的MgFe-Cl-LDHs，且其结构规整性随组成中Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的增大而增强；LDHs层板六配位的金属离子与层板羟基层、层板羟基层与层间结构水的相互作用不随Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的改变而改变，而层板主体与层间客体阴离子之间的静电引力随Mg²⁺/Fe³⁺物质的量比的增大而降低。另外，其超分子结构特征使层间Cl^-能与有机阴离子CH₂CHC₆H₄SO₃^-和CH₃(CH₂)₁₁SO₃^-发生离子交换，形成以双分子层垂直于层板的交错有序的排布结构模式。     

铜镁铝三元水滑石的姜-泰勒效应

采用密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块,对类水滑石(CuxMg3-xAl-LDHs,x=0-3)周期性模型进行几何全优化,通过分析各体系的结构参数、电子排布、氢键、Mulliken电荷布居、结合能,总结出体系中的姜-泰勒效应和结构稳定性规律.结果表明,姜-泰勒效应不仅存在于d轨道未排满的Cu2+中,在p轨道未排满的Mg2+中也可能存在,且未饱和的d、p轨道共同影响着金属离子姜-泰勒畸变的大小.在CuxMg3-xAl-LDHs(x=0-3)中,铝八面体和镁八面体分别以稳定的拉长的八面体形式存在.而随着Cu2+的增加,铜八面体逐渐从压扁的八面体向稳定的拉长的八面体形式转变,体系获得了逐渐增多的姜-泰勒稳定化能.总体上,随着Cu2+的增加,体系中姜-泰勒效应导致的畸变使主客体间的氢键和静电作用力均有减弱趋势,且体系的结合能绝对值逐渐减小,故体系稳定性下降.这有助于从理论上进一步认识含铜水滑石的姜-泰勒效应.     

纳米双烃基复合金属氧化物的阻燃性能

研究了纳米尺寸双羟基复合金属氧化（MgAl-CO3-LDH)的结构及其对聚氯乙烯（PVC）复合材料的阻燃抑烟性能，通过X射线粉末衍射，扫描电子显微镜，热分析，粒度分析等手段对LDH进行了表征，结果表明，LDH粒径约为50－100nm，用透射电镜考察了LDH与PVC的复合物尺寸及形貌特征，得出改性的LDH在PVC中能以一次粒子均匀分散，将氧指数、UL－94垂直燃烧测试结果与文献值对比，实验所制备的纳米LDH对软PVC具有良好的阻燃效果，烟密度测试结果表明，纳米LDH是软LDH是软PVC良好的抑烟剂，每100份软PVC仅添加20－40份LDH，就可使软PVC的产烟速率及最大烟密度下降约40％。     

卡托普利插层锌铝水滑石的超分子结构、热稳定性及缓释性能研究

采用共沉淀及离子交换的方法将高血压类药物卡托普利(Cpl)插入到Zn/Al-NO₃-LDHs层间，借助XRD、FTIR、UV-Vis、TG-DTA和ICP等手段对样品进行表征。结果表明，Cpl阴离子可取代层间的NO₃^-，组装得到晶体结构良好的Cpl-LDHs。XRD结果表明得到的Cpl-LDHs的层间距为1.955～2.053 nm，并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Cpl-三维尺寸进行比较，推测客体Cpl-是沿长轴方向与层板呈一定角度双层倾斜的方式交替排布于层间，与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构材料与卡托普利相比，其热稳定性及缓释性能得到较大提高;缓释实验数据符合Higuchi及Korsmeyer-Peppas扩散模型，说明本实验Cpl的释放很好的符合菲克扩散机理。     

层状水滑石对吡啶二甲酸异构阴离子的选择性插层行为

本文采用焙烧复原法研究了镁铝水滑石与吡啶二甲酸异构阴离子单体及其混合体的插层反应，实验发现镁铝水滑石对吡啶二甲酸异构阴离子存在着明显的选择性，有机酸异构体优先进入层间的顺序是：2,3-吡啶二甲酸>2,5-吡啶二甲酸>2,4-吡啶二甲酸>3,5-吡啶二甲酸>3,4-吡啶二甲酸>2,6-吡啶二甲酸。利用XRD、IR和TG测试技术对样品进行了表征，同时采用Gaussian-98软件包中ab initio 分子轨道法（HF/6-31G）计算了吡啶二甲酸异构阴离子的分子结构，理论结合实验探讨了阴离子在水滑石层间可能的空间构型，分析了其结构与插层行为的关系。研究表明镁铝水滑石层状材料插层过程中具有分子识别能力，可用于分离有机异构阴离子。     

超分子结构姜黄素插层镁铝水滑石的组装、结构及缓释性能

以镁铝水滑石为主体, 以中药提取物姜黄素为客体, 由共沉淀法、离子交换法和焙烧复原法三种不同方法组装得到超分子结构复合材料——姜黄素插层镁铝水滑石. 并用XRD, IR, HPLC等手段对该材料进行了表征. 结果表明, 共沉淀法和离子交换法成功组装得到两种不同结构的姜黄素插层产物, 使材料的层间距扩大为0.82～1.36 nm, 层间客体姜黄素阴离子是以平行或者单层垂直的定位方向排列于层间的. 考察了该材料在不同pH值的磷酸盐缓冲溶液中的缓释性能, 其缓释历程为客体阴离子与介质中 的离子交换过程. 该研究指出了阴离子层状材料——水滑石在中药释释剂领域的应用潜力.