层状功能材料的团聚控制及层状模板法制备普鲁士蓝纳米晶的研究

发布时间：2017-10-27 22:06

  本文关键词：层状功能材料的团聚控制及层状模板法制备普鲁士蓝纳米晶的研究

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【摘要】：LDHs(层状复合金属氢氧化物)是一类具有层状结构的无机功能材料,利用其可插层性可以制备多种复合材料。LDHs独特的层间纳米孔道所具有的限域效应也为二维材料的构筑提供了可行性。本文先制备了两种常用的高规整、高分散的LDHs模板材料,后选取Mg2Al-Cl-LDHs作为模板限域构建LDHs-PB(普鲁士蓝)复合材料,并通过酸解层板制备出无基底连接的普鲁士蓝纳米片。主要工作如下：1、通过提高晶化温度、延长晶化时间使LDHs晶核表面原子重新排布,晶体结构更加完整；同时LDHs的表面电荷分布更加均匀,对应的Zeta电位升高,静电斥力增加,从而降低LDHs颗粒的团聚度。本论文以100℃、6h为晶化条件制备出高规整、高分散的Zn2Al-NO3-LDHs与Mg2Al-Cl-LDHs纳米模板材料。2、选用规整性良好、团聚度低的Mg2Al-Cl-LDHs为模板,利用其层板均匀分布的正电荷,插层得到LDHs-FeⅡ(CN)64-中间体,再将Fe3+加入体系于层间限域配位构建LDHs-PB材料。详细研究了配位反应时间、Fe3+配位量及溶剂选择对反应过程的影响。分析得出以限域配位反应12h、 Fe3+:FeⅡ(CN)64-=1、水：甲醇=4.5：95.5的制备条件可以获得超分子结构与配位结构同时完整的LDHs-PB材料。之后使用pH=1的盐酸将LDHs层板分解,得到无基底连接的二维结构普鲁士蓝纳米片。此外,本论文还研究了层间普鲁士蓝的配位过程与超分子主-客体间的竞争作用,以及LDHs的层间碱性微环境对普鲁士蓝的稳定性的影响。丰富了以LDHs为模板合成二维材料的基础理论,拓展了基于超分子结构构建二维纳米材料的领域。
【关键词】：水滑石 普鲁士蓝 团聚 超分子 限域合成
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 引言14
• 1.2 LDHs材料简述14-18
• 1.2.1 LDHs材料的结构14-15
• 1.2.2 LDHs材料的性质15-16
• 1.2.3 LDHs材料的制备方法16-17
• 1.2.4 基于LDHs的插层粉体材料的应用17
• 1.2.5 LDHs前驱体的尺寸与分布控制17-18
• 1.3 以LDHs为模板限域制备二维材料的研究现状18-24
• 1.3.1 以LDHs为模板限域制备二维聚合物18-19
• 1.3.2 以LDHs为模板限域制备二维碳材料19-20
• 1.3.3 以LDHs为模板限域制备二维类普鲁士蓝化合物材料20-24
• 1.4 本课题的研究内容、目的和意义24-26
• 第二章 实验部分26-30
• 2.1 试剂与材料26
• 2.2 实验仪器26-27
• 2.3 高规整度、高分散LDHs模板制备27
• 2.3.1 使用成核/晶化隔离法制备Zn_2Al-NO_3-LDHs27
• 2.3.2 使用成核-晶化隔离法制备Mg_2Al-Cl-LDHs27
• 2.4 层状模板法二维普鲁士蓝化合物的制备27-29
• 2.4.1 使用离子交换法制备Mg_2Al-Fe~Ⅱ(CN)_6-LDH27-28
• 2.4.2 原位配位制备Mg_2Al-Fe~Ⅲ[Fe~Ⅱ(CN)_6]-LDH28
• 2.4.3 酸溶解LDHs层板制备无模板连接的二维普鲁士蓝化合物28
• 2.4.4 无模板制备普鲁士蓝化合物28
• 2.4.5 普鲁士蓝化合物碱性分解反应28-29
• 2.5 样品表征29-30
• 第三章 高规整度、高分散LDHs模板材料的可控制备与研究30-44
• 3.1 引言30-31
• 3.2 高规整度、高分散Zn_2Al-NO_3-LDHs的晶化条件探究31-41
• 3.2.1 高规整度、高分散Zn_2Al-NO_3-LDHs的晶化温度探究31-35
• 3.2.2 高规整度、高分散Zn_2Al-NO_3-LDHs的晶化时间探究35-41
• 3.3 高规整度、高分散Zn_2Al-NO_3-LDHs的制备41-42
• 3.4 小结42-44
• 第四章 以LDHs为模板合成二维PB纳米晶的研究44-66
• 4.1 引言44
• 4.2 实验方案44-45
• 4.3 结果与讨论45-63
• 4.3.1 LDHs-Cl与LDHs-Fe~Ⅱ(CN)_6的表征与分析45-49
• 4.3.2 LDHs-PB层间配位过程研究49-59
• 4.3.3 酸解LDHs-PB制备PB纳米片59-63
• 4.4 小结63-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66
• 5.2 展望66-68
• 论文的创新点68-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-80
• 研究成果及发表的学术论文80-82
• 作者和导师简介82-83
• 附件83-84

【参考文献】

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本文编号：1105378