无机阴离子插层水滑石的层间限域反应

摘要

将无机阴离子硫代硫酸根(S2O32-)限域在锌铝水滑石(LDH)层间，并研究了其在水滑石层板限域空间内被铁氰根(Fe(CN)63-)氧化的反应过程，进一步系统研究了该反应的动力学过程，考察了硫代硫酸根插层水滑石用量、铁氰化钾浓度和温度对反应的影响。
　　 将无机阴离子碘酸根(IO3-)插层进入镁铝水滑石(MgAlLDH)层间，并研究了其在水滑石层板限域空间内被过氧化氢(H2O2)氧化的反应过程。
　　 得出的主要结论如下：
　　 1．采用离子交换法将无机阴离子S2O32-插层进入ZnAl水滑石(LDH)，研究了其在水滑石层间被铁氰根(Fe(CN)63-)氧化的反应过程。通过XRD和FT-IR对反应的中间产物和最终产物进行的表征发现层间的S2O32-被Fe(CN)63-氧化生成了S4O62-。
　　 2．通过XRD和FT-IR对反应的中间产物和最终产物进行的表征发现，氧化产物连四硫酸根(S4O62-)进入到溶液中，还原产物亚铁氰根(Fe(CN)64-)则保留在水滑石层间。
　　 3．分子动力学计算表明当ZnAlS2O3LDH层间的水分子水合膨胀至NW=24，接近水溶液状态，层间阴离子S2O32-处于随机分布状态，层间距dc增大至2.259nm。
　　 4．结合实验表征和的理论计算，提出了该反应的反应机理分为五步。采用四种固液反应动力学模型对反应过程进行拟合，发现当Fe(CN)63-过量时，该氧化还原反应符合球体内扩散模型，当ZnAlS2O3LDH过量时符合界面反应控制。根据温度(25～55℃)对反应速率影响得出该反应的活化能为24.61kJ/mol，相对于相同温度范围溶液中的反应活化能有所降低，说明LDH微反应器具有加快该反应速率的作用。
　　 5.将无机阴离子碘酸根（IO3-）插层进入镁铝水滑石(MgAlLDH)层间，并研究了其在水滑石层板限域空间内被过氧化氢(H2O2)氧化的反应过程。通过XRD和Raman对反应物及产物进行的表征发现，IO3-在水滑石层间被氧化为H3IO62-。
　　 6．推测IO3-出在水滑石层板限域空间内被过氧化氢(H2O2)氧化的反应的过程分为三步并在反应过程中提出，由于H2O2可以扩散进入水滑石内部，因此反应发生的位置是在水滑石层间位置。