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本文研究了NO3--LDH在甲酰胺中的膨润过程,并利用带正电性的LDH纳米片合成了无机-有机复合体,通过XRD、FTIR、SEM、TEM、ICP、TG-DSC和CHN元素分析测定其组成、结构、形貌和性质,主要内容为:
⑴LDH在甲酰胺中静置,不加振荡或超声形成膨润相。其膨润程度与所使用的甲酰胺的体积有关,使用甲酰胺体积越多,膨润程度越大。从使用不同体积的甲酰胺做膨润剂所得复合体的SEM图以及膨润相的TEM图可以得出结论:NO3-LDH在甲酰胺中是自发膨润直至充满整个体积的过程。当甲酰胺体积足够大时,膨润状态向剥离状态过渡。
⑵将大环化合物硫杂杯芳烃阴离子(TCAS)引入长程膨润相,并在LDH纳米片再配列时LDH存在于层间。我们命名此方法为膨润-回复(swelling-restacking)法。该方法为我们首次报道,是一种合成复合体的新方法。同时,考察了反应溶剂对膨润-回复过程的影响,发现在纯的甲酰胺溶剂中,LDH层状结构能很好的回复,而有水参与时,层状结构遭到破坏。可能是因为H2O与LDH层板间的氢键作用比甲酰胺与LDH层板间的氢键作用强,使回复速度太快,TCAS在层间不能很好排布。
⑶利用膨润-回复反应,通过改变TCAS加入量、pH值及Ag+参与,对层间阴离子TCAS排布形式进行有效调控。得到四种不同层间距的复合体,即1.30、1.45、1.54和2.12nm。根据单位电荷面积匹配规则,当Scarge(TCAS)<Scharge(LDH)时,“单层”排布和“上下交错单层”排布的复合体被得到。当TCAS的Scharge通过形成的Ag+配合物而提高,“双层”排布的复合体被合成。
⑷采用剥离-再配列方法合成了NiAl-LDH复合体。研究了该复合体对碱金属、重金属以及有机物的吸附性质。发现复合体对碱金属和有机物没有吸附作用,但对Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+都有吸附,其中对Pb2+有高的选择性吸附效果。层间距由1.54 nm变为1.60 nm,表明体积大的阳离子进入层间。
⑸为得到TCAS在层间“侧卧”(TCAS孔轴与金属层板平行的定位形式)排布的复合体,利用LDH的“记忆效应”,合成了TCAS/MgAl-LDH和TCAS/ZnAl- LDH两个系列的复合体,其层间距分别为1.53nm和2.04nm,显示层间阴离子TCAS的排布不同于上述三种排布形式,具体原因需进一步研究。