镁铝层状双氢氧化物的层离研究

发布时间：2017-10-21 09:25

  本文关键词：镁铝层状双氢氧化物的层离研究

  更多相关文章： 层状双氢氧化物 液相层离 二维纳米片 纳米复合材料

【摘要】：层状无机物中的片层平面内原子以化学键相连,片层平面之间以弱键或范德华力连接。这种特殊结构使层状材料能够在合适条件下发生层离,从而得到二维纳米片层。而这些二维纳米片层具有很多三维材料不具备的优异性能,如高的比表面积、优秀的电性能和介电性能等,在催化剂、复合材料和能源材料等方面具有广泛应用价值。其中,层状无机物在液相中层离是获得大量二维纳米片层的途径之一。层状双氢氧化物(Layered double hydroxides,LDHs),由于片层有高的电荷密度以及片层之间存在完整的氢键网,导致LDHs比其它层状无机物更加难以层离。目前,关于LDHs在液相中层离的归路还处在探索阶段,因此本文选择Mg-Al-LDHs体系,从LDHs和溶剂两方面来研究影响层离的因素。最后以液相中层离的LDHs纳米片为构筑基元,通过乳液聚合的方法制备LDHs/聚合物纳米复合材料。本文旨在研究双氢氧化物的层离规律和层离机理,增加了液相层离得到的二维纳米片层的种类,为LDHs/聚合物纳米材料的制备和设计提供新的途径。本文主要研究内容如下：1.分别采用离子交换法、共沉淀法、水解法共三种方法来制备层间含有十二烷基苯磺酸离子(DBS)的MgAl-DBS LDHs。通过X射线衍射光谱、X射线荧光光谱来分析三种方法制备的双氢氧化物的结构和组成；通过透射电子显微镜来分析其形貌；通过热重分析来对比不同方法制备的LDHs的热稳定性。通过分析可以得出,成功制备出了层间含有DBS的双氢氧化物,其中水解法制备的LDHs的Mg/Al比明显要比原始配料比要小,导致其片层电荷密度较大。三种方法制备的LDHs样品颗粒尺寸也各不相同,水解法制LDHs颗粒尺寸达到lum,共沉淀法制备的样品颗粒尺寸为200-500nm,离子交换法制备的LDHs颗粒最小,约100nm。2.研究三种方法制备的LDHs在苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)混合溶剂体系中的层离。通过电子透射显微镜和原子力显微镜观察来确认层离的结果,对比三种LDHs层离情况。配制出不同比例的混合溶剂体系,观察样品在不同混合溶剂中的层离情况,分析比较溶剂成分对层离的影响。结果发现LDHs颗粒的尺寸较大、片层的电荷密度较高时,不利于层离。溶剂的极性组分和色散组分对LDHs层离的影响较大,St和BA以一定体积比例(接近于7：3)混合时,层离能力最好。3.将LDHs在St和BA混合溶剂中层离,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,十六醇为助乳化剂,配制出稳定的乳液聚合体系,制备出LDHs/聚合物纳米复合材料。分析LDHs在聚合物介质中的存在形式和分散状况,并研究复合物相对于纯聚合物的力学性能和热稳定性改变情况。通过分析发现,成功制备出了完全剥离型LDHs/聚合物复合材料。复合材料的拉伸强度强于纯聚合物,且随着LDHs含量的增加而增大。得到的复合材料热稳定性相对于相应纯聚合物没有明显改变。
【关键词】：层状双氢氧化物 液相层离 二维纳米片 纳米复合材料
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 引言10-11
• 1.2 层状无机物的液相层离11-16
• 1.3 层状无机物层离的研究方法16-24
• 1.3.1 X射线衍射图谱分析17-18
• 1.3.2 透射电子显微镜分析18-19
• 1.3.3 原子力显微镜分析19-21
• 1.3.4 吸光度分析21-22
• 1.3.5 动态光散射粒度分析22
• 1.3.6 浊度分析22-23
• 1.3.7 其它研究方法23-24
• 1.4 层状无机物层离的应用24-25
• 1.4.1 在能源材料方面的应用24
• 1.4.2 在聚合物复合材料方面的应用24-25
• 1.4.3 在催化剂材料方面的应用25
• 1.4.4 其它应用25
• 1.5 层状双氢氧化物的层离及其研究进展25-30
• 1.5.1 层状双氢氧化物在有机溶剂中层离26-28
• 1.5.2 层状双氢氧化物在水中层离28-29
• 1.5.3 层状双氢氧化物层离的其它方法29-30
• 1.6 本文研究的问题30-32
• 第二章 镁铝层状双氢氧化物的制备32-41
• 2.1 引言32
• 2.2 实验部分32-35
• 2.2.1 实验药品32-33
• 2.2.2 层状双氢氧化物的制备33-34
• 2.2.3 测试和表征34-35
• 2.3 结果和讨论35-40
• 2.3.1 成分分析35
• 2.3.2 X射线衍射图谱分析35-37
• 2.3.3 形貌分析37-38
• 2.3.4 热稳定性分析38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 镁铝层状双氢氧化物的层离41-50
• 3.1 引言41
• 3.2 实验部分41-42
• 3.2.1 实验药品41-42
• 3.2.2 层状双氢氧化物的层离42
• 3.2.3 测试和表征42
• 3.3 结果和讨论42-49
• 3.3.1 LDHs样品在混合溶剂中的层离42-47
• 3.3.2 溶剂组成对LDHs层离的影响47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 层状双氢氧化物/聚合物纳米复合材料的制备50-57
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 实验药品51
• 4.2.2 乳液法制备层状双氢氧化物/聚合物纳米复合材料51-52
• 4.2.3 测试和表征52
• 4.3 结果和讨论52-55
• 4.3.1 X射线衍射图谱分析52
• 4.3.2 扫描电子显微镜分析52-53
• 4.3.3 力学性能分析53-54
• 4.3.4 热稳定分析54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结论和展望57-59
• 5.1 论文结论57
• 5.2 研究展望57-59
• 参考文献59-65
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果65-66
• 致谢66

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本文编号：1072571