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层柱结构紫外吸收材料的插层组装及性能研究

孙伟玲  
【摘要】:以Zn(NO_3)_2·6H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O、NaOH及六种肉桂酸系列有机紫外吸收剂——肉桂酸(cinnamic acid,CA)、对甲基肉桂酸(p-methylcinnamic acid,PMCA)、对甲氧基肉桂酸(p-methoxycinnamic acid,PMOCA)、3,4-二甲氧基肉桂酸(3,4-dimethoxy-cinnamic acid,DMOCA)、对羟基肉桂酸(p-hydroxycinnamic acid,PHCA)和4-羟基-3-甲氧基肉桂酸(4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid,HMOCA)为原料,采用共沉淀插层组装方法,制备了六种无机-有机复合型肉桂酸系列有机阴离子层柱结构紫外吸收材料Zn2Al-LDHs。考察了反应条件对插层组装的影响;利用XRD、FT-IR、UV、ICP、SEM等方法对复合体的组分及结构进行了表征;通过TG-DTA热分析考察了复合体的热稳定性;利用UV-Vis薄膜透过光谱考察了复合体对紫外线的吸收能力和对可见光的透明性;以蓖麻油的空气氧化为探针反应,考察了复合体的氧化催化活性。 研究结果表明,通过控制反应条件,插层组装得到的肉桂酸系列有机紫外吸收剂阴离子层柱复合材料的层状结构规则有序,结晶度好且晶相单一,具有典型的水滑石结构和组成特征。XRD分析表明,层柱复合体层间距d003(nm)分别为1.80(Zn_2Al-LDH/CA)、1.96(Zn_2Al-LDH/PMCA)、2.02(Zn_2Al-LDH/PMOCA)、1.91(Zn_2Al-LDH/DMOCA)、1.76(Zn_2Al-LDH/PHCA)和1.75(Zn_2Al-LDH/HMOCA)。FT-IR、UV分析表明,层间有机紫外吸收剂仍然保持它们原有的结构。通过有机紫外吸收剂阴离子尺寸的理论值和复合体层间通道高度的XRD实验值比较,依据体积匹配、电性匹配和空间构型匹配原则,推断复合体中有机紫外吸收剂阴离子采取长轴垂直于层板、双层交错的形式在层间排布。当客体阴离子尺寸相近时,层间距与层间阴离子尺寸并不是按比例同步变化,主客体间相互作用(主要是静电吸引力和氢键)的强弱是影响层间距大小的关键因素。 TG-DTA热分析表明,所制备的层柱复合体具有较高的热稳定性,层间有机阴离子的热分解温度达到400℃左右;UV-Vis薄膜透过光谱表明,层柱复合体具有较好的紫外吸收能力和较好的可见光透明性。蓖麻油的空气氧化反应结果表明,有机紫外吸收剂阴离子层柱材料几乎没有氧化催化活性。


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