层状复合金属氢氧化物的插层组装与吸酸性能研究

摘要

聚烯烃类塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)是最常见的高分子材料之一，广泛应用于工业生产和日常生活之中。基于Ziegler-Natta催化体系的聚烯烃生产工艺会在产品中残留一定量的Cl-，会对下游加工设备造成腐蚀并影响产品的使用寿命。通过在聚合结束后向聚烯烃中加入吸酸剂，可以有效地吸收游离的氯离子和酸性物质，防止其与树脂形成凝胶体，提高产品质量和使用寿命。本课题具有重要的实际意义。 层状复合氢氧化物(LDHs)作为一种层状材料，其主体层板结构使得具有碱性，能够有效吸收酸性杂质，层间离子的可交换性与表面吸附能力能够对Cl-进行吸收。本文对LDHs结构进行调控，制备了不同层板组成LDHs，研究了其在酸性条件下对氯离子的吸收性能和吸附机理，提出了通过控制层板组成实现对氯离子和酸性物质吸收能力进行控制的方法。 本文通过改变体系的初始pH值、LDHs加入量和初始氯离子浓度等因素,考察了不同因素对于LDHs吸氯性能的影响，并对吸附前后的样品进行了XRD、IR等表征。结果表明体系酸性对CO3-LDHs吸氯性能有很大影响，在中性与弱酸性条件下，主要通过表面吸附实现吸氯的效果，在酸性条件下，除了表面吸附，Cl-通过离子交换进入层间起到吸氯的效果。但是酸性过强会破坏LDHs的层板结构，造成LDHs质量的损失，会降低吸氯性能。 本文本文还对LDHs的主客体结构进行调控，将Zn、Ca等元素引入层板，将NO3-和Cl-等客体引入层间，制备了Zn-Al-LDHs、Ca-Al-LDHs、Mg-Al-NO3-LDHs以及Mg-Al-Cl-LDHs等吸酸材料，通过NH3-TPD研究了主客体组成对LDHs表面酸性位性质的影响，研究了LDHs主客体组成对Cl-和H+等离子吸收性能的影响。结果表明，层板引入Zn后，其吸氯性能下降，层板引入Ca后，吸氯性能显著提高。这是因为层板组成变化后，层板酸性位数量和强度发生了变化，进而影响了对Cl-的吸附性能。此外，随着层板碱性强度的增加，LDHs对H+等酸性物质的吸收能力也逐步提高。改变层间客体离子种类，对LDHs的吸酸性能也有一定影响，其中NO3-LDHs在中性与碱性条件下吸氯效果优于CO3-LDHs和Cl-LDHs，并且吸收性能受pH值影响很小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 吸酸剂简介

1．2．1 聚烯烃及聚烯烃吸酸剂

1．2 层状复合金属氢氧化物类吸酸剂简介

1．2．1 LDHs的结构与性质

1．2．2 LDHs的制备

1．2．3 LDHs吸酸性能的研究进展

1．3 论文选题的目的

1．4 论文的研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器和实验药品

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验药品

2．2 LDHs的制备

2．2．1 碳酸根型LDHs的制备

2．2．2 硝酸根型LDHs的制备

2．2．3 氯离子型LDHs的制备

2．3 样品表征

2．3．1 XRD表征

2．3．2 激光粒度分布

2．3．3 zeta电位测试

2．3．4 LDHs表面酸性位(NH3-TPD)测试

2．3．5 吸氯性能测试

第三章 Mg2Al-CO3-LDHs吸氯性能的研究

3．1 前言

3．2 MgAl-CO3-LDHs吸氯性能研究

3．2．1 LDHs加入量对吸氯性能的影响

3．2．2 初始氯离子浓度对吸氯性能的影响

3．2．3 初始pH值对吸氯性能的影响

3．3 Mg-Al-CO3-LDHs吸氯热力学研究

3．4 MgAl-CO3-LDHs吸氯动力学研究

3．5 吸氯机理分析

3．6 小结

第四章 LDHs主客体调控及其对吸酸性能的研究

4．1 前言

4．2 LDHs主体调控及其对吸酸性能的影响

4．2．1 Mg／Al对Mg-Al-CO3-LDHs吸酸性能的影响

4．2．2 Zn／Al对Zn-Al-CO3-LDHs吸酸性能的影响

4．2．3 Mg-Zn-Al-LDHs中Zn含量对吸酸性能的影响

4．2．4 Mg-Ca-Al-LDHs中Ca含量对吸酸性能的影响

4．3 LDHs客体调控及其对吸酸性能的影晌

4．3．1 NO3-LDHs的吸酸性能

4．3．1 Cl-LDHs的吸酸性能

4．4 小结

第五章 结论与创新点

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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