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【6h】

阴离子表面活性剂层状液晶中制备SAA-LDHs纳米片及其性能研究

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目录

摘要

第一章 前言

1.1 立题背景

1.2 层状双金属氢氧化物(LDHs)

1.2.1 LDHs的结构和组成

1.2.2 LDHs及其杂化物的应用

1.2.3 传统方法制备LDHs

1.2.4 LDHs剥离及组装

1.2.5 硬基质调控LDHs生长

1.2.6 软物质调控LDHs生长

1.3 溶致液晶(LLC)

1.3.1 溶致液晶的形成与结构特点

1.3.2 溶致液晶作为模板或反应器合成和组装纳米材料

1.3.3 溶致液晶中制备LDHs纳米杂化物

1.4 表征方法

1.4.1 LDHs表征方法

1.4.2 LLC表征方法

1.5 本文的主要研究目标和意义

参考文献

第二章 SDS溶致液晶中制备L-SDS-LDHs及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 SDS层状溶致液晶制备

2.2.3 溶致液晶中制备MgAl-LDHs

2.2.4 表征方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 POM及SAXS表征

2.3.2 XRD分析

2.3.3 FT-IR分析

2.3.4 TG和ICP分析

2.3.5 SEM和TEM分析

2.3.6 AFM分析

2.3.7 L-SDS-LDHs生长机理

2.4 本章小结

参考文献

第三章 AOT溶致液晶中制备L-AOT-LDHs及表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂

3.2.2 AOT层状溶致液晶制备

3.2.3 溶致液晶中制备L-AOT-LDHs

3.2.4 表征方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 POM表征

3.3.2 XRD分析

3.2.3 FT-IR分析

3.2.4 TG和ICP分析

3.3.5 SEM和TEM分析

3.3.6 AFM分析

3.4 本章小结

参考文献

第四章 AVM-SAA-LDHs纳米杂化物的制备及缓释性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 L-SAA-LDHs制备

4.2.3 药物插层

4.2.4 载药量测定

4.2.5 药物释放实验

4.3 结果与讨论

4.3.1 晶体结构与化学组成

4.3.2 药物释放动力学

4.4 本章小结

参考文献

第五章 SAA-LDHs纳米杂化物对2,4-二氯苯酚(DCP)吸附性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 试剂与仪器

5.2.2 实验过程

5.3 结果与讨论

5.3.1 XRD分析

5.3.2 FT-IR分析

5.3.3 吸附动力学、热力学曲线分析

5.4 本章小结

参考文献

第六章 层状溶致液晶中制备不同元素种类LDHs及表征

6.1 引言

6.2 实验部分

6.2.1 实验试剂

6.2.2 类水滑石制备

6.2.3 样品表征

6.3 结果与讨论

6.3.1 POM表征

6.3.2 XRD分析

6.3.3 FT-IR分析

6.3.4 SEM分析

6.4 本章小结

参考文献

结论

致谢

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摘要

类水滑石(LDHs)是由二价和三价金属离子组成的具有水滑石层状结构的氢氧化物,其主体层板带正电,层间存在可交换的阴离子,它们在吸附、药物控释、催化、阻燃等领域具有广阔的应用前景。溶致液晶(LLC)通常是由一定浓度的表面活性剂(SAA)与溶剂形成的二元或多元体系,它兼有液体可流动性和晶体各向异性的特点,其重复间距处于纳米尺度范围。LLC已广泛用作合成纳米材料的微反应器或模板,以LLC作反应介质制备类水滑石纳米材料及其结构与性能研究已成为当前该领域的研究热点。
  本论文分别采用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)与无机盐水溶液构建的层状溶致液晶作微反应器,制备表面活性剂-类水滑石(L-SAA-LDHs)杂化物,并以此为基础,研究杂化物对疏水性、非离子药物阿维菌素(AVM)进行药物插层与控释性能研究,以2,4-二氯苯酚(DCP)为模型分子,考察杂化物对有机污染物的吸附性能。本论文对产物形貌、结构及性能进行了表征,探索了自溶致液晶中制备类水滑石纳米结构材料的基本规律,为构筑高性能类水滑石纳米功能材料提供科学依据。
  论文主要研究内容包括:
  (1)自SDS、AOT层状溶致液晶中制备具有层状取向的L-SAA-LDHs纳米片。考察了表面活性剂浓度、无机盐浓度、沉淀剂用量以及反应时间等因素对产物结构的影响。在制备L-SDS-LDHs过程中,以45mmol/L的无机盐溶液代替纯水,配制28.6wt%的SDS溶液,固定表面活性剂溶液与戊醇的体积比(VS/V正戊酵)为7/3,调控沉淀剂用量r=10(r=V沉淀剂实际使用体积/V沉淀剂理论体积),反应48h后制备了平均厚度为3.13±1.01nm的纳米片。产物片层薄,片与片相互叠加形成明显的层状取向特征。在制备L-AOT-LDHs过程中,选择表面活性剂与无机盐浓度分别为30wt%和90mmol/L,控制沉淀剂用量r=8,体系反应48h后制备的纳米片平均厚度为3.28±1.32nm。结合XRD实验数据可知,上述制备的L-SAA-LDHs杂化物仅含1-2层类水滑石纳米片,这表明溶致液晶微反应器法可有效调控产物厚度,该方法无需剥离可直接制备纳米超薄片,是一种简便、高效的纳米材料制备方法。
  (2)阿维菌素(AVM)插层与缓释性能研究。以L-SAA-LDHs作为药物载体,采用蒸发溶剂促进插层法进行了阿维菌素药物插层。由于阴离子表面活性剂在类水滑石层间形成疏水区,将L-SAA-LDHs分散到阿维菌素的乙醇溶液中,逐渐蒸发溶剂(乙醇),迫使疏水性的阿维菌素插入类水滑石层间的疏水区,分别制备了AVM-SDS-LDHs与AVM-AOT-LDHs杂化物,其载药量分别为10.42wt%和8.39wt%。在25℃、pH=7条件下,杂化物经过1d其药物释放率分别为45.84wt%和43.68wt%,表明L-SAA-LDHs作为药物载体对AVM具有一定的缓释作用。
  (3)有机污染物2,4-二氯苯酚(DCP)吸附性能研究。以制备的L-SAA-LDHs作为吸附剂,研究了杂化物对DCP的吸附性能。分别采用XRD、FT-IR、UV-vis等技术对杂化物及吸附过程进行表征。吸附动力学数据表明,经过350min时间,DCP可在吸附剂表面吸附达平衡。改变污染物初始浓度测定DCP吸附等温线,实验结果显示吸附量与平衡浓度基本呈线性关系,表明L-SAA-LDHs杂化物对有机物具有较强的吸附能力。分析认为,液晶相中表面活性剂形成有序结构,它们在类水滑石表面的吸附量大于溶液中无序的表面活性剂吸附量。因此,L-SAA-LDHs对有机物DCP的吸附能力也较强。L-SDS-LDHs和L-AOT-LDHs对DCP的吸附量分别可达到1.34和1.01mmol/g,这表明单链结构的SDS比双链结构的AOT构建的疏水区更有利于DCP吸附。
  (4)层状溶致液晶微反应器法制备类水滑石纳米材料通用性研究。采用阴离子表面活性剂SDS、AOT层状溶致液晶作反应介质,分别制备了吸附有表面活性剂的Ni/Al、Zn/Al和Co/Fe二元类水滑石。其中,Ni/Al、Zn/Al类水滑石具有典型的多级衍射峰,峰强度较大,表明产物有序结构较好。上述制备方法操作简单,实验条件温和,可在同一种液晶微反应器中制备不同金属元素的类水滑石,表明该方法是制备类水滑石杂化物的通用方法。

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