水滑石无机阴离子交换剂的合成与表征

采用水热法制成了镁铝碳酸盐型、镁铝硝酸盐型、镁铝盐酸盐型、镁铝羟基型等插层镁铝类水滑石,比较了层间含不同阴离子类水滑石的结构差异和高温热处理后的结构稳定性.通过离子交换方式以镁铝羟基型为基材插层组装无机阴离子基团MoO42-、WO42-、CO32-和NO3-制得不同的阴离子插层类水滑石.通过XRD、TEM、XPS和热分析方法对镁铝类水滑石和阴离子插层类水滑石进行了表征.     

超分子结构草甘膦插层水滑石的组装及结构研究

提出了一种新的绿色农药缓释剂模型——超分子结构草甘膦缓释剂.依据插层组装理论,以阴离子层状材料镁铝水滑石(MgAl-LDH)为插层主体,以除草剂草甘膦为插层客体,由共沉淀法一步组装得到超分子结构草甘膦插层镁铝水滑石(MgAl-LDH-gly).通过对MgAl-LDH-gly的结构、主客体相互作用及化学组成确认,建立了MgAl-LDH-gly的近似超分子结构模型,并对其缓慢释放草甘膦的可行性进行了分析.     

超分子结构二氟尼柳插层镁铝水滑石的合成与表征

采用离子交换和共沉淀两种不同方法将二氟尼柳插入镁铝水滑石层间，得到一种新型的有机-无机层状复合材料。通过X射线粉末衍射、红外光谱、元素分析和热重-差热等手段对材料进行了表征。结果表明，离子交换法和共沉淀法成功地将二氟尼柳插入水滑石，得到的材料层状结构完整、晶相单一，且层间距均大于二氟尼柳分子尺寸，扩大为1.81～2.14 nm；二氟尼柳插入后，复合水滑石材料的热稳定性大幅度提高。客体二氟尼柳与主体层板之间存在超分子作用力，二氟尼柳分子的羧基与水滑石层板之间相互作用，以双层倾斜交替地排列于层板之间。此外，根据其超分子作用力建立了二氟尼柳插层镁铝水滑石的超分子结构模型。     

超分子结构水杨酸根插层水滑石的组装及结构与性能研究

以锌铝水滑石ZnAl-CO3 LDHs为前体（主体），以乙二醇为分散介质，用离子 交换法组装了水杨酸根（客体）插层水滑石ZnAl-[o-HO(C6H4)COO]LDHs，并用XRD ，FT-IR，TG-DTA等手段对样品进行了表征。结果表明，能过控制离子交换条件， 水杨酸根阴离子可取代锌铝水滑石前体层间的CO3^2-离子，组装得到晶体结构良好 的水杨酸根插层水滑石。通过研究发现，主体水滑石层板与客体以静电力和氢键相 互作用，得到的超分子结构材料紫外阻隔作用增强并具有较好的稳定性，从而成为 一种集屏蔽和吸收双重功能的新型无机-有机得合紫外阻隔材料。     

乙二胺四乙酸柱撑镁锌铝三元水滑石的制备与表征

采用共沉淀法合成了Mg2ZnAl-CO3水滑石;以其为前驱体,利用离子交换法进行插层组装得到Mg2ZnAl-EDTA三元柱撑水滑石;采用X射线衍射仪和傅立叶变换红外光谱仪对产物进行了表征.结果表明,合成的Mg2ZnAl-CO3水滑石纯度高、晶型良好,其层间CO32-可被乙二胺四乙酸(EDTA)阴离子取代形成Mg2ZnAl-EDTA三元柱撑水滑石;柱撑水滑石的层间距离明显增加,EDTA阴离子在层间倾斜排列.     

药物-无机复合材料姜黄素嵌入镁铝水滑石的合成、表征及缓释性能的研究

采用共沉淀和离子交换方法将药物姜黄素(Cur)嵌入到Mg-Al-LDHs层间,制备了一种新型的药物-无机复合材料,借助XRD,FTIR和TG-DTA等手段对样品进行了表征。结果表明,Cur阴离子以平行或者单层、沿其短轴方向垂直嵌入到层间;与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构;该超分子结构姜黄素-水滑石复合材料与姜黄素相比,其热稳定性、耐酸性及缓释性能均有大幅度提高,缓释实验数据符合Bhaskar方程和一级动力学方程模型。     

草甘膦插层镁铝水滑石MgAl-LDH-gly的释放性能研究

采用成核/晶化隔离法将草甘膦(Glyphosate:gly)插层组装到镁铝水滑石层间,制得草甘膦插层镁铝水滑石(MgAl-LDH-gly).在水和碳酸钠溶液中考察了gly的释放性能,初步探讨了MgAl-LDH-gly在这两种溶液中的释放机理,认为其释放机理主要为离子交换,释放速率较大的初期符合一级动力学过程.用磷酸缓冲溶液考察环境pH值对MgAl-LDH-gly释放的影响,证明弱碱性(pH=7.6)和偏中性(pH=6.6)环境有利于其释放;探讨混合无机阴离子溶液中无机阴离子对MgAl-LDH-gly释放性能的影响,结果表明,MgAl-LDH-gly的释放速率及释出量在所考察范围内由溶液中无机阴离子的总浓度决定.     

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。     

诺氟沙星插层镁铝水滑石新型药物-无机复合材料的超分子结构、热稳定性和缓释性能

采用共沉淀和离子交换方法将抗生素类药物诺氟沙星(Nor)插入到Mg-Al-LDHs层间, 制备了一种新型的药物-无机复合材料. 借助XRD, FTIR, UV-Vis, TG-DTA和ICP等手段对样品进行了表征. 结果表明, Nor-阴离子可取代层间的NO3-, 组装得到晶体结构良好的Nor-LDHs. XRD表征得到Nor-LDHs的层间距为1.29~1.33 nm, 并与根据PM3半经验分子轨道法优化计算得到的Nor-三维尺寸进行比较, 推测客体Nor-是沿短轴方向以单层垂直交替的方式排布于层间, 与主体层板通过氢键与静电作用形成超分子结构; 该超分子结构诺氟沙星-水滑石复合材料与诺氟沙星相比, 其热稳定性、耐酸性及缓释性能均有大幅度提高, 缓释实验数据符合Bhaskar方程和一级动力学方程模型.     

高荧光性含锌类水滑石研究

本研究将适量锌离子(II)取代镁铝水滑石中的镁离子(II), 以及将一定量的8-羟基喹啉(8-hydroxyquinoline)分散于镁铝水滑石层间的亲油性阴离子中, 使与其板层表面上的锌离子配位, 经共沉淀法, 合成、组装得到一类迄今未见报道的具高荧光性的类水滑石(Zn-HTLC)荧光材料. 采用荧光光谱、红外光谱、紫外光谱、X射线衍射和热分析等对其进行了表征. 研究表明, 这种类水滑石在紫外光下可发出强烈的蓝绿色荧光(501 nm), 荧光强度高达4.5×10⁵ a.u., 说明锌离子(II)分散于类水滑石的氢氧化镁板层中, 可有效防止发光结构单元的荧光猝灭, 而且溶于层间阴离子中的配体与板层上的锌离子(II)配位所形成的特殊组装结构, 增强了发光中心的不对称性, 也是其具有高荧光性的可能原因. 热分析结果显示, 这种类水滑石耐热性强, 有望应用于各种功能性荧光材料.     

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。     

Solubility and release of fenbufen intercalated in Mg, Al and Mg, Al, Fe layered double hydroxides (LDH): The effect of Eudragit S 100 covering

Following different preparation routes, fenbufen has been intercalated in the interlayer space of layered double hydroxides with Mg²⁺ and Al³⁺ or Mg²⁺, Al³⁺ and Fe³⁺ in the layers. Well crystallized samples were obtained in most of the cases (intercalation was not observed by reconstruction of the MgAlFe matrix), with layer heights ranging between 16.1 and 18.8 Å. The presence of the LDH increases the solubility of fenbufen, especially when used as a matrix. The dissolution rate of the drug decreases when the drug is intercalated, and is even lower in those systems containing iron; release takes place through ionic exchange with phosphate anions from the solution. Preparation of microspheres with Eudragit^® S 100 leads to solids with an homogeneous, smooth surface with efficient covering of the LDH surface, as drug release was not observed at pH lower than 7.     

Fabrication,controlled release,and kinetic studies of indomethacin—layered zinc hydroxide nanohybrid and its effect on the viability of HFFF2

The intercalation of indomethacin into the interlayer gallery of layered zinc hydroxide (LZH) has been successfully executed using the simple ion exchange approaches. The synthesized intercalation compound, indomethacin-LZH nanohybrid, was characterized using PXRD, FTIR, SEM, BET, and STA. From the PXRD results, the intercalation of indomethacin anions into the interlayer gallery of LZH was successful; showing the formation of a new peak at lower 2θ with a basal spacing of 21.96?Å. FTIR analysis of the nanohybrid further supported the presence of indomethacin in the interlayer of the indomethacin-LZH nanohybrid. STA analysis confirms that the nanohybrid has higher thermal stability than pure indomethacin. The in vitro release mechanism of the indomethacin anions from the indomethacin-LZH nanohybrid showed slow release, with 95% and 78% release in phosphate buffer saline (PBS) solution at pH 4.8 and 7.4, respectively. The release behavior of indomethacin from its intercalation compounds in PBS solution at pH 4.8 and 7.4 follows the Higuchi model. In addition, the nanohybrid treated with normal fibroblast cell line shows that it reduces cell viability in a dose and time-dependent manner. This study shows that the high potential of the nanohybrid as an encapsulated material for the controlled release formulation of nonsteroidal anti-inflammatory (NASID) anions.     

Stable UV absorption material synthesized by intercalation of squaric acid anion into layered double hydroxides

A novel UV absorption material of squaric acid (SA) anion (O₄O₄^2?) intercalated layered double hydroxides (LDHs) was successfully synthesized by the co-precipitation method. After intercalation, the interlayer distance of MgAl-SA-LDHs increased to 1.04 nm compared to those of MgAl-CO₃-LDHs and SA anions present in form of a monolayer in the interlayer of LDHs. Thermal stability of SA clearly enhanced by the intercalation and the suppression of the deintercalation ability of MgAl-SA-LDHs was superior to that of 4-hydroxy-3-methoxybenzoic acid intercalated LDHs. The results of UV-DRS indicate the potential application of MgAl-SA-LDHs as UV absorbers.     

牛黄酸及水杨酸系药物对镁铝层状复合氢氧化物的插层组装

通过XRD和IR表征对镁铝层状复合氧氧化物(LDH)与水杨酸、乙酰氨基酚、乙酰水杨酸,以及谷氨酸、色氨酸、牛黄酸反应产物的比较分析,研究了不同药物对有关组装方式的适宜性.结果表明水杨酸类药物均可通过离子交换组装到LDH层间,晶胞参数c由2.3893 nm依次增大为2.4024、2.4110和2.4111nm,通道高度h由0.3194 nm增大为0.3238、0.3267和0.3268 nm;通过离子交换能将谷氨酸组装到LDH层间,产物的IR吸收、热分解行为及TEM形貌与前体有明显区别,晶胞参数c由2.3765nm增大为2.3851nm,h由0.3152nm增大为0.3180nm;共沉淀法适宜制备LDH-牛黄酸插层复合物,但简单的离子交换不能使色氨酸与LDH有效复合.     

布洛芬插层类水滑石/淀粉凝胶复合物的制备及缓释行为

为设计新型布洛芬缓释体系提供实验依据,以氯化镁、氯化铝、布洛芬(IBU)及淀粉等为原料,采取共沉淀-焙烧还原法及冷冻-解冻法,制备了层状双氢氧化物-布洛芬插层复合物(LDH-IBU)、淀粉凝胶-布洛芬复合物(淀粉凝胶-IBU)及层状双氢氧化物/淀粉凝胶-布洛芬插层复合物(LDH/淀粉凝胶-IBU)。 通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)表征了上述3种复合物的结构,并研究了它们在模拟人体环境条件下的缓释性能。 结果表明,3种复合物中的IBU在不同的缓释介质中都具有一定的缓释效果,复合物释放速率大小为:LDH/淀粉凝胶-IBU>LDH-IBU>淀粉凝胶-IBU;在pH值为6.6和7.4以及0.9%生理盐水3种缓冲介质中释放速率依次减小。 释放动力学均符合准一级动力学方程。     

Recent progress on preparation and applications of layered double hydroxides

The properties of layered double hydroxides (LDHs), including the adjustability of cations in host layers, exchangeability of anions between layers, and tunability of the crystal structure, render them unique characteristics in preparation and applications. Relating to the structural characteristics of LDHs, this work analyzes the research status, advantages and disadvantages of the synthetic methods for LDHs, including hydrothermal, electrodeposition, co-precipitation and anion exchange methods. In addition, the application status and prospects are reviewed, such as photo/electrocatalysis, electrochemical energy storage, magnetic materials, pollutant adsorption, and other fields. Lastly, the critical issues and solutions in the developing process of LDHs are analyzed and proposed.