大尺寸層狀復(fù)合金屬氫氧化物的可控制備及紅外吸收性能研究.pdf

1、太陽光是地球生命的能量基本來源，其中紅外線是太陽光譜的主要組成部分，由于紅外線是太陽光中熱量最高的部分，供給地球生物以熱量，對生命的延續(xù)具有重要意義。波長8～14μm范圍內(nèi)的紅外線對于提高人體免疫力和促進(jìn)植物生長具有重要作用，因此，研究選擇性紅外吸收材料具有重要意義。
　　二維層狀復(fù)合金屬氫氧化物（Layered double hydroxides，簡稱LDHs）由于其特殊的層間結(jié)構(gòu)以及其層板間的離子具有可交換性，使LDHs及其插

2、層產(chǎn)物和復(fù)合材料在特定紅外波段內(nèi)具有良好的紅外吸收性能。同時LDHs是一種綠色環(huán)保的材料，符合國家環(huán)保部門對于環(huán)境保護(hù)提出的要求。根據(jù)米氏(Mie)定律，除自身化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)組成直接影響材料的紅外吸收波段之外，材料微觀粒徑的物理尺寸對材料的紅外吸收具有重要的影響，在化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)相同的情況下，不同粒徑的材料的紅外吸收作用不同，因此研究材料粒徑對材料紅外吸收性能的影響是很有必要的。本論文主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)

3、以可溶性鎂鹽、鋁鹽和沉淀劑為原料，采用均勻沉淀法制備大尺寸微米級MgAl-CO3-LDHs。材料在1500～700 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收性能良好，且粒徑為7.50μm的LDHs紅外消光系數(shù)最大，數(shù)值為0.122m2·g-1。以硬脂酸鈉為改性劑對MgAl-CO3-LDHs進(jìn)行表面改性增強材料表面活性，并進(jìn)一步增大紅外消光系數(shù)，改性后數(shù)值為0.132 m2·g-1。同時，對MgAl-CO3-LDHs進(jìn)行了工程化放大實驗，樣品的粒徑為7.

4、80μm，在1500～700 cm-1范圍內(nèi)MgAl-CO3-LDHs的紅外消光系數(shù)為0.130 m2·g-1，與實驗室結(jié)果相一致。通過調(diào)控物料濃度研究了MgAl-CO3-LDHs粒徑的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)粒徑大小與物料濃度成反比。相比于HMT和Na2CO3的混合沉淀劑，僅以HMT為沉淀劑時MgAl-CO3-LDHs的粒徑增加了約1倍。樣品粒徑大小與沉淀劑HMT比Al3+的比值（即f值）成反比例。鹽的種類不同（硝酸鹽、氯鹽、硫酸鹽）制備LDH

5、s情況下，使用硝酸鹽得到的樣品粒徑最大。對LDHs的生長機理進(jìn)行了探討，推測了規(guī)則六方片和不規(guī)則六方片LDHs的形成機理。
　　(2)以大尺寸微米級MgAl-CO3-LDHs為前驅(qū)體，通過離子交換法制備MgAl-H2PO4-LDHs樣品。與前驅(qū)體相比僅層間距發(fā)生變化，粒徑未發(fā)生改變。制備得到的MgAl-H2PO4-LDHs改性后在1500～700 cm-1的波段內(nèi)紅外消光系數(shù)達(dá)到0.143 m2·g-1優(yōu)于MgAl-CO3-LDH

6、s的0.132 m2·g-1。此外，對MgAl-H2PO4-LDHs進(jìn)行了工程化放大實驗，樣品在波數(shù)1500～700cm-1范圍內(nèi)，紅外消光系數(shù)為0.139 m2·g-1，與實驗室結(jié)果基本一致。
　　(3)以MgAl-CO3-LDHs和石墨為原料，化學(xué)法制備LDHs@C復(fù)合紅外吸收材料。在石墨的表面和斷面上MgAl-CO3-LDHs片狀結(jié)構(gòu)均勻生長，樣品斷面被MgAl-CO3-LDHs包覆。得到的LDHs@C復(fù)合材料在1500～7