類水滑石復(fù)合材料的合成及其在環(huán)境毒物方面的應(yīng)用.pdf

1、類水滑石(Layered Double Hydroxides，LDHs)，由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，在催化，光催化，吸附，電化學(xué)，生物技術(shù)等方面引起研究者們極大的興趣。作為一種無(wú)機(jī)層狀材料，LDHs是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。而層間作用力為一種弱作用力，因此LDHs展現(xiàn)出了優(yōu)秀的層間陰離子交換能力。由于類水滑石的陰離子可交換性和生物相容性使他們能夠插入具有高載荷能力陰離子活性分子，這在藥物輸送方面有很好的應(yīng)用。另外，因?yàn)長(zhǎng)

2、DHs層板間金屬離子的可調(diào)性，可以在晶體結(jié)構(gòu)中摻雜一些功能性離子，例如稀土金屬離子，使其材料帶有熒光性能。目前，應(yīng)用LDHs作為一種吸附劑選擇性吸附陰離子環(huán)境污染物已經(jīng)引起極大的關(guān)注。另外LDHs還可以作為一種優(yōu)秀的半導(dǎo)體載體，在其表面負(fù)載上AgX(X=Br, Cl)和Ag3PO4等半導(dǎo)體。把這種復(fù)合材料應(yīng)用到環(huán)境中可以達(dá)到吸附和降解污染物的雙重效果。本文以LDHs為模板，利用其陰離子交換能力和層板間金屬離子的可調(diào)性，分別合成了納米Ag

3、和萬(wàn)古霉素，AgCl，Ag3PO4和Eu2+摻雜的復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于熒光標(biāo)記和殺滅細(xì)菌，光催化降解環(huán)境有機(jī)污染物。具體工作主要分為以下三個(gè)方面:
　　(1)以Zn-Al LDHs納米片為基底材料，通過(guò)葡萄糖還原Ag+和陰離子交換法，成功在Zn-Al LDHs表面上修飾上納米銀和萬(wàn)古霉素分子;所制備的萬(wàn)古霉素和納米銀修飾的類水滑石納米片不僅對(duì)細(xì)菌具有選擇性吸附富集，而且還具有很好的殺菌性能。對(duì)所得產(chǎn)物用透射電子顯微鏡，EDS能譜

4、，F(xiàn)T-IR光譜進(jìn)行表征。結(jié)果表明，30納米的銀顆粒及萬(wàn)古霉素分子均勻的附著在類水滑石層狀結(jié)構(gòu)的表面上。由于它們的特性，復(fù)合材料可以同時(shí)有效的捕獲和殺滅細(xì)菌。與LDHs，Van/LDHs，Ag/LDHs對(duì)大腸桿菌（革蘭氏陰性菌）和金黃色葡萄球菌（革蘭氏陽(yáng)性菌）殺菌性能比較，Van-Ag/LDHs表現(xiàn)出更優(yōu)異的殺菌性能。結(jié)合上Van和Ag的LDHs復(fù)合材料克服了萬(wàn)古霉素只對(duì)陽(yáng)性細(xì)菌具有殺菌作用和納米銀分散性、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。合成的納米復(fù)合

5、材料在滅菌方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　(2)通過(guò)兩步合成法成功制備了Van和TA修飾的Eu摻雜的LDHs復(fù)合材料。首先，通過(guò)陰離子交換法制備了對(duì)苯二甲酸鈉改性的銪摻雜Zn-Al LDHs，然后再在材料表面修飾上能夠識(shí)別捕獲細(xì)菌的萬(wàn)古霉素分子。對(duì)所得產(chǎn)物用X射線粉末衍射，高分辨透射顯微鏡，傅里葉變換紅外光譜，熒光光譜進(jìn)行了表征。結(jié)果表明萬(wàn)古霉素改性的銪摻雜類水滑石納米片層材料的粒徑在50 nm左右而且材料具有較好的熒光性能。由于萬(wàn)

6、古霉素分子對(duì)細(xì)菌的識(shí)別捕獲能力，Van和TA修飾的銪摻雜的類水滑石展現(xiàn)出了較好的熒光標(biāo)記細(xì)菌性能。因此，Van-TA-Eu-LDHs復(fù)合納米材料可能在生物領(lǐng)域如生物分子標(biāo)記和細(xì)胞成像方面有廣泛的應(yīng)用。
　　(3)通過(guò)核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，成功合成了一種新型的可見光催化劑Fe3O4@LDHs@Ag/Ag3PO4。以層間插入PO43-的LDHs磁性微球作為媒介，然后再在Fe3O4@LDHs上面合成Ag3PO4納米顆粒。對(duì)所得產(chǎn)物用X射線粉末

7、衍射，X射線光電子能譜，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜，高分辨率透射電鏡，場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LDHs和Ag/Ag3PO4納米材料成功包覆到Fe3O4表面上。其中，在Fe3O4@LDHs表面上合成Ag/Ag3PO4過(guò)程中，PO43-插層的LDHs起到了重要的作用。通過(guò)光催化降解有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)表明，在可見光的激發(fā)下，光催化劑Fe3O4@LDH@Ag/Ag3PO4對(duì)有機(jī)污染物具有優(yōu)異的光催化降解性能，并且利用