超分子结构有机分子/LDH复合材料自组装、表征及性能研究

摘要

水滑石(LDH)因其特殊的层状结构、层间距可调性和层间阴离子可交换性,近年来受到人们的广泛关注。经离子交换,向层间引入新的客体阴离子或分子(如有机阴离子、聚合物、药物活性分子等),可使层状结构和组成产生相应的变化,得到不同结构的一大类兼具有机(或聚合物)和LDH优点的特殊性质的功能材料。因此,在吸附、离子交换、药物缓释、阻燃材料、催化等方面具有巨大的应用前景。本文采用共沉淀-水热合成法,通过单因素试验优化合成工艺条件,分别制备了Mg/Al-NO3-LDH和Zn/Al-NO3-LDH两类水滑石前体,并进一步插层组装了药物/LDH复合材料。以Mg/Al-LDH为层板主体,丙戊酸为客体离子,分别采用共沉淀法与离子交换法制备丙戊酸插层NO3-LDH,结合XRD、FT-IR、TG-TA分析表明,丙戊酸进入LDH层间与层板相互作用形成超分子结构,提高了丙戊酸的热稳定性。丙戊酸插层LDH缓释研究表明,共沉淀法制备所得产物具有良好的缓释性能。以Zn/Al-LDH为层板主体,别嘌醇为客体离子,分别采用共沉淀法与离子交换法制备别嘌醇插层NO3-LDH,结合XRD、FT-IR、TG-DTA分析表明,别嘌醇进入LDH层间与层板相互作用形成超分子结构,提高了别嘌醇的热稳定性。别嘌醇插层LDH缓释研究表明,共沉淀法制备所得产物具有良好的缓释性能。实验考察了反应工艺对插层组装过程的影响。对插层规律提出了补充性假设,并通过实验进行了初步验证。以Mg/AL-LDH为层板主体,丙戊酸为表面改性剂,采用返混沉淀法对LDH进行了表面改性研究。结果表明,经改性的LDH,平均粒径10μm；在提高PVC材料的热稳定性能和抗老化能力方面,改性LDH优于LDH。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 层状双羟基复合金属氧化物概述

1.2 LDH结构特点、性质及合成工艺

1.2.1 LDH结构

1.2.2 LDH性质

1.2.3 LDH合成工艺

1.3 有机物/LDH复合材料合成工艺

1.3.1 共沉淀-水热合成法

1.3.2 离子交换法-水热合成法

1.4 LDH应用研究

1.4.1 光辐射吸收材料

1.4.2 环境友好型催化材料

1.4.3 环保型阻燃材料

1.4.4 新型医药材料

1.4.5 电化学/电子学材料

1.4.6 其他方面

1.5 研究目的及意义

1.6 主要研究内容

2 超分子结构丙戊酸-Mg/Al-LDH复合材料制备

2.1 引言

2.1.1 LDH作为载体的原理及效能的影响因素

2.1.2 LDH在医药领域中的应用

2.1.3 丙戊酸简介

2.2 实验部分

2.2.1 仪器

2.2.2 试剂

2.2.3 Mg/Al-NO_3~-LDH的制备

2.2.4 丙戊酸-Mg/Al-LDH制备

2.2.5 元素组成分析

2.2.6 电位滴定法测定丙戊酸

2.2.7 测试方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 Mg/Al-LDH合成

2.3.2 丙戊酸-Mg/Al-LDH合成

2.4 小结

3 超分子结构别嘌醇-Zn/Al-LDH复合材料制备

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器

3.2.2 试剂

3.2.3 Zn/Al-NO_3-LDH的制备

3.2.4 别嘌醇-Zn/Al-LDH制备

3.2.5 元素组成分析

3.2.6 紫外分光光度法测定别嘌醇

3.2.7 测试方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 Zn/Al-LDH合成分析

3.3.2 别嘌醇-Zn/Al-LDH合成

3.4 小结

4 合成工艺对客体离子插层量的影响

4.1 超分子LDH

4.2 超分子结构LDH插层理论

4.2.1 插层理论及应用

4.2.2 插层理论缺陷

4.2.3 插层理论补充假设

4.3 插层理论及其假设应用

4.4 小结

5 改性LDH对PVC热稳定性的影响

5.1 引言

5.1.1 热稳定剂发展现状

5.1.2 LDH的热稳定机理研究

5.1.3 LDH存在的问题

5.2 LDH表面改性

5.2.1 表面改性的目的

5.2.2 表面改性剂的选择和方法

5.3 实验部分

5.3.1 仪器

5.3.2 试剂

5.3.3 Mg/Al-NO_3-LDH制备

5.3.4 改性Mg/Al-LDH制备

5.3.5 板层金属组成比例分析

5.3.6 改性LDH分散PVC

5.3.7 PVC热稳定测试

5.3.8 静态热老化试验

5.3.9 改性LDH抗团聚性能

5.4 结果与讨论

5.4.1 元素组成分析

5.4.2 XRD分析

5.4.3 SEM分析

5.4.4 PVC热稳定性测试

5.4.5 改性LDH对PVC抗老化性能影响

5.5 小结

6 结论

致谢

参考文献

附录