層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物薄膜的取向組裝及催化性能研究.pdf

1、層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(LDHs)是一類陰離子型層狀功能材料，已經(jīng)作為高性能催化材料、吸附材料、分離材料、功能性助劑材料、生物材料和醫(yī)藥材料等應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)諸多行業(yè)。另外，它在光、電、磁等功能材料和化工微器件等領(lǐng)域也顯示出廣闊的應(yīng)用前景。將已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的LDHs粉體材料進(jìn)行薄膜化或固載化，有可能為創(chuàng)制新型功能器件提供一條新途徑。本論文通過在聚苯乙烯、云母和金屬鋁基體上組裝LDHs，探討了LDHs的取向成膜和固載化機(jī)制；為發(fā)展LDH

2、s結(jié)構(gòu)化催化劑，研究了以云母為基體的固載化LDHs和以金屬鋁為基體的LDHs薄膜的催化性能，并與LDHs粉體的催化性能進(jìn)行了對(duì)比。具體的研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1、采用不同方法在表面磺化的聚苯乙烯基體上組裝了LDHs薄膜。(1)首先采用氣－液接觸法組裝了MgAl-和ZnAl-LDHs薄膜。實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)變(NH4)2CO3的分解速率來控制溶液體系的pH梯度，由此獲得了粒徑分布均勻的MgAl-和ZnAl-LDHs粉體，進(jìn)而采用該方

3、法合成了表面光滑且致密的MgAl-和ZnAl-LDHs薄膜。(2)進(jìn)一步采用尿素分解法，通過控制陰離子OH-和CO32-的釋放，在表面磺化的聚苯乙烯基體上仿生合成了具有定向性的MgAl-LDHs薄膜。膜層中MgAl-LDHs的(00l)晶面垂直于基體表面，具有定向、致密等優(yōu)點(diǎn)。(3)為了得到另外一種定向LDHs薄膜，采用超聲波分散處理，在水、乙醇或丙酮分散介質(zhì)中通過氫鍵作用將MgAl-LDHs晶粒固載在磺化的聚苯乙烯基體表面。該LDHs

4、的(00l)晶面平行于基體表面，形成了致密的單分散層。 2、采用尿素分解法，在云母表面實(shí)現(xiàn)了LDHs的固載化。通過尿素分解控制陰離子的釋放，在云母表面外延生長出MgAl-LDHs，從而將MgAl-LDHs固載在云母基體上。LDHs晶粒是通過化學(xué)鍵作用生長于云母表面的。 3、采用尿素分解法，在金屬鋁表面實(shí)現(xiàn)了LDHs薄膜的取向組裝。通過尿素分解控制陰離子的釋放，在經(jīng)表面陽極氧化的鋁基體表面原位生長出了(00l)晶面垂直于基

5、體、致密的MgAl-LDHs取向薄膜，鋁源由氧化鋁層提供。 4、活化的MgAl-LDHs可以催化多種羥醛縮合反應(yīng)，本論文對(duì)以云母為基體的固載化MgAl-LDHs、以金屬鋁為基體的MgAl-LDHs薄膜以及LDHs粉體的丙酮自縮合催化性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于丙酮自縮合，具有規(guī)整表面的大粒徑活化LDHs粉體的活性明顯高于小粒徑的LDHs?；诨罨疞DHs表面酸－堿羥基對(duì)的存在及其表面二維格子結(jié)構(gòu)，采用酸－堿催化機(jī)理對(duì)活化LD