固體核磁共振研究正丙胺插層α-磷酸鋯主客體相互作用.pdf

1、α-磷酸鋯（α-ZrP）是一種層狀無機材料，在客體分子引入層間后還能保持較為穩(wěn)定的層板，而且其離子交換容量大，長徑比可控，粒子尺寸分布較窄，可用于制備有機/無機納米復(fù)合材料。由于其插層化合物在光學(xué)、電學(xué)、催化以及分子識別領(lǐng)域等具有廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注。 α-ZrP的插層化合物的性能主要是由其結(jié)構(gòu)所決定。然而，在探索這類材料結(jié)構(gòu)的過程中，通常僅有少數(shù)的幾種表征手段用于對其分析。如：XRD局限在給出其層間距的信息；IR只能得到一些官

2、能團的信息。固體核磁共振是研究層狀化合物及其相關(guān)體系的有力工具之一，它可以提供所研究核的局部化學(xué)環(huán)境和動力學(xué)行為等方面的信息。尤其在探索主客體分子之間相互作用方面能給出有意義的信息。 本文運用固體核磁共振技術(shù)（13C CP/MAS NMR，31P MAS NMR和15N CP/MAS NMR）對丙胺插層、剝離α-ZrP行為的主客體分子之間的相互作用進行了研究。研究表明：在13C CP/MAS NMR譜中，與純凈丙胺的Cα的化學(xué)位

3、移（44．6 ppm）相比，插層后丙胺的Cα的化學(xué)位移變化到41．3 ppm，這主要是由于插層后，丙胺發(fā)生質(zhì)子化作用，由丙胺變?yōu)榱吮冯x子所造成。在31P MAS NMR譜中，由于31P的化學(xué)位移受到去質(zhì)子化作用以及氫鍵的強度和數(shù)量所影響，使其化學(xué)位移在一個較大的范闈-21．6～-11．6之間變化。為了研究主客體相互作用形式與31P化學(xué)位移之間的關(guān)系，我們歸納出一個公式：δ=δH+∑AO+∑AN+∑DO 其中，δH分別為：

4、 （1）δ>-18．7，δ=-11．6（對應(yīng)發(fā)生去質(zhì)子化的磷酸鹽α-Zr（PO4）2-，標(biāo)記為N）。 （2）δ≤-18．7，δ=-21．6（對應(yīng)質(zhì)子化的磷酸鹽α-Zr（HPO4）2，標(biāo)記為P）。 AO或AN分別表示磷酸根接受來自層間水中的O或插層胺中的N上的H形成的氫鍵。DO表示磷酸根給予H與層間水形成的氫鍵。AO或AN對31P MAS NMR譜化學(xué)位移的影響約為-1～-4 ppm； DO的影響約3 ppm。另外，在