蒙脱石剥离插层机理研究及荧光功能新材料的构建

发布时间：2020-10-24 16:58

　　 蒙脱石(MMT)是一类具有层状结构的硅铝酸盐非金属纳米矿物,其具有二维纳米片结构和阳离子交换能力,由于其具有膨胀性,吸水性,离子交换性,结构和功能易调控,且蒙脱石廉价易得,环境友好,因而被广泛应用于各个领域。然而,蒙脱石的剥离、有机插层机理等方面尚缺乏深入研究,严重制约了蒙脱石功能新材料的研发与应用。本论文以蒙脱石为对象,探讨了蒙脱石的剥离和有机插层机理,在此基础上进行了蒙脱石功能新材料的制备与应用的探索研究。本论文首先研究了几种典型蒙脱石族矿物在水中的膨胀剥离行为,并发现其中锂皂石最易剥离。以锂皂石为蒙脱石族矿物的代表性矿物,研究了其吸水膨胀、剥离及脱水重组的过程。结果表明,当剥离的浓度足够低时(1 mg/L),锂皂石的厚度可达到10 nm以内。向锂皂石的体系中加入CTAB后,其剥离效果有变好的趋势。进一步,对锂皂石进行不同程度的干燥,发现其在脱水的过程中,锂皂石的厚度逐渐增加,说明锂皂石的颗粒逐渐堆叠,且加入CTAB后,重新堆叠的速度变慢,说明有机阳离子的加入抑制了片层的重新堆叠。基于上述分析,提出蒙脱石族矿物剥离的模型。在机理研究的基础上,构建了蒙脱石基复合发光材料,有效抑制了光泽精的荧光淬灭,从而显著提高了光泽精的发光性能。通过实验揭示了不同条件对发光性能的影响规律,获得了提高体系发光性能的优化工艺条件,并进一步将复合粉体进行成型加工,制备得到相均匀且多孔的荧光气凝胶。运用制备的荧光气凝胶实现了对气相苯酚的检测,检测限分别达到0.35 ppb。进一步选取另一种荧光探针7-氨基-4-甲基香豆素作为作为客体分子。并成功将其插入蒙脱石层间,从而显著抑制了荧光猝灭。利用其增强的荧光的性能,将该复合粉体进一步与壳聚糖进一步复合形成荧光复合膜,利用制备的得到的荧光复合膜对污染物Cr(VI)进行检测,最低检测限为5μmol/L。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB34
【部分图文】：

图 1-1. 蒙脱石晶体结构的性能石特殊的晶体结构，其具有独特的物理化学性质的物理性质物理性质主要是吸水膨胀性和失水收缩性，表现水有很强的吸附作用。蒙脱石具有膨胀性是由于电引力和氢键结合，当与水接触时，水分子与蒙蒙脱石片层的表面，形成一种层间斥力，这种斥蒙脱石一般密度在 2 g/cm3左右，将蒙脱石放入现象，吸水后其体积可达到原来的 30 多倍，总

发光材料在使用过程中易出现有机分子相互聚集，进而造发光效率（Levitsky，1999），限制了其进一步的实际应研究提出将有机荧光分子分散在水相中达到分散的作用有机分子嫁接到无机材料，如氧化硅（Gago，2005）、氧化（Franville，2001）等的表面来构建无机/有机体系，利子有效隔离开，来抑制有机荧光分子的聚集，从而避免究显示，合成出来的荧光探针，大部分都在水相中进行2017）等人合成了新的香豆素类荧光探针用于对氟离子择性和灵敏度，且能够用于细胞中的污染物检测；He（素类荧光开关，作为检测谷胱甘肽的荧光探针，并可进一检测（图 1-2）。

图 1-3 BSB 插层镁铝水滑石 XRD （a）及结构示意图（b）韩国的 Kaddoumi（Kaddoumi，2014）等利用石墨烯与有机分子之间的 π-π作用，有效抑制了有机分子间的聚合，从而提高了发光效率；Meitang（Meitang，2013）等人提出了一种新的额剥离组装的方法，他们将剥离的 LDH 分散液和剥离的蒙脱石分散液与荧光小分子的聚乙烯醇溶液在基底上进行连续交替沉积成膜，得到一种新型的层状无机有机发光体系。这种无机有机荧光体系材料形成了多层结构，具有较高的负载量和稳定性；王军（王军，2012）等人通过共沉淀法用带有荧光的偶氮苯分子交换水滑石层间的阴离子，合成了荧光类水滑石材料，其荧光强度与未插层的水滑石相比，发射峰红移且强度增强；Tagaya（Tagaya，1993）等将螺吡喃分子插入 MgAl-LDH 层间，研究了这些插层产物的光致变色性能，通过不同波长的光照，研究螺吡喃分子开环闭环的断键反应进行可逆转换；
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张丽萍;林海;刘丽娜;李春;刘洪伟;;两种不同方法制备TSAG纳米粉体的对比研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2017年06期

2 朱润良;曾淳;周青;朱建喜;何宏平;;改性蒙脱石及其污染控制研究进展[J];矿物岩石地球化学通报;2017年05期

3 王少静;李长伟;李锦;陈邦;郭媛;;新型香豆素类氟离子荧光探针的合成及细胞成像研究[J];化学学报;2017年04期

4 王强;赵恒新;王健;黄承志;;荧光猝灭法测定六偏磷酸根离子的浓度[J];西南师范大学学报(自然科学版);2016年05期

5 李存军;卢红;林茵茵;谢襄漓;王林江;;蒙脱石的湿法机械球磨剥离[J];硅酸盐通报;2016年05期

6 侯亚楠;余嫣箬;杨晓宁;;CO_2插层作用下有机蒙脱土膨胀/结构行为的分子模拟[J];材料科学与工程学报;2016年02期

7 吕怡晨;;有机荧光分子材料指示剂研究文献综述[J];企业技术开发;2016年09期

8 郑翔;孙海标;张炫辉;谢伟淼;李国华;;蒙脱石剥离方法的对比与选择[J];矿物学报;2014年03期

9 王军;赵林桐;章有国;程凤凯;蔡中会;;DDA~(4-)柱撑水滑石类层状超分子化合物的合成和表征[J];四川理工学院学报(自然科学版);2012年02期

10 刘明;齐华;张振平;梁熠;于吉琳;吴亚男;贾倩;;不同环境因子对玉米叶绿素荧光特性的影响[J];华北农学报;2010年06期

相关博士学位论文 前1条

1 苏泉声;聚酰胺/黏土纳米复合材料的研究[D];东华大学;2008年

相关硕士学位论文 前5条

1 苏昕;改性剂在蒙脱石层间的负载特性及其对改性蒙脱石结构的影响研究[D];广西大学;2017年

2 李存军;基于蒙脱石剥离和组装行为的LDH/MMT纳米复合材料的制备[D];桂林理工大学;2015年

3 吴铁力;硬脂酸白土的制备与应用[D];广西大学;2011年

4 高承香;部分剥离型硬脂酸蒙脱石的制备及其应用研究[D];广西大学;2008年

5 傅煌辉;苯甲酸有机膨润土的合成与应用研究[D];广西大学;2008年

本文编号：2854735