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本论文研究了采用氧化镁与铝酸盐溶液反应生成镁铝水滑石的清洁合成路线,对投料Mg/Al摩尔比、反应时间等影响水滑石形成的因素和滤液的回收利用作了深入探讨。研究表明:利用各种来源的氧化镁与铝酸盐溶液反应合成镁铝水滑石是完全可行的:投料Mg/Al摩尔比是生成高纯度水滑石的重要因素,当投料Mg/Al摩尔比在1.0~2.0之间及反应时间为6h时,即可合成出晶相单一且结构完整的水滑石;高结晶度的氧化镁有利于形成晶型完整的水滑石。通过分析合成产物和滤液中Mg/Al的相对含量,说明所合成的晶相单一的水滑石样品中,Mg/Al摩尔比均在2~3之间,且随着投料Mg/Al摩尔比的提高,进入晶格的Al3+数量增加。实验证实,滤液可再回收利用;本合成路线经济合理,无“三废”产生,属于环境友好过程。 本论文还采用以ASED-MO(含原子对排斥的EHMO法)为基础的结构自动优化的EHTOPT程序,对镁铝水滑石(LDHs)层板与层间阴离子相互作用进行了理论研究.以Mg6Al2(OH)16X·H2O为分子结构单元,计算并分析了与不同层间阴离子形成稳定结构的能量变化、成键状况及电荷转移情况,揭示了层间作用力的本质。结果表明,LDHs层板与层间阴离子间存在静电作用、氢键等非共价键弱相互作用,且在阴离子带电相同的情况下,氢键作用为主,其强弱与阴离子电荷分布、空间排布方式密切相关;层间阴离子电荷分布同时还影响着层板酸碱性的变化。 在上述研究的基础上,利用水滑石的“记忆效应”,对镁铝复合氧化物(Mg/AlLDO)和锌铝复合氧化物(Zn/Al LDO)恢复为水滑石的过程中与不同阴离子的插层中表现出的选择性进行了初步实验和理论研究。实验证实了LDO在恢复为水滑石的插层过程具有选择性,且层板组成不同会引起性质变化;同时理论研究表明这种插层选择性与有机阴离子的空间构型、阴离子电荷及其相关原子的电荷布居有关;此外,插层介质也会对插层选择性产生重要影响。