組氨酸、色氨酸插層水滑石--蒙脫石復(fù)合物的結(jié)構(gòu)模擬與相互作用研究.pdf

1、無機(jī)功能材料因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到各界廣泛的關(guān)注。無機(jī)復(fù)合物插層材料是由不同的無機(jī)層板及層間客體層層堆積結(jié)合形成的獨(dú)特的層狀材料，層間客體具有多樣性，因此插層復(fù)合物成為很多分子的有效載體。本文圍繞水滑石(LDHs)和蒙脫石(MMT)兩種層狀材料交互插層，層間客體選用兩性離子組氨酸和色氨酸，分別構(gòu)建了組氨酸和色氨酸插層水滑石-蒙脫石復(fù)合物結(jié)構(gòu)模型(His-LDHs-MMT，Trp-LDHs-MMT)，利用量子化學(xué)方法研究了復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

2、穩(wěn)定性以及客體氨基酸與主體層板之間的相互作用。
　　首先根據(jù)水滑石和蒙脫石結(jié)構(gòu)組成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用計(jì)算化學(xué)軟件Material Studio8.0構(gòu)建了His-LDHs-MMT和Trp-LDHs-MMT兩種復(fù)合物的結(jié)構(gòu)模型。基于量子化學(xué)的密度泛函理論，用DMol3模塊的GGA/PW91的DND基組全優(yōu)化了復(fù)合物空間結(jié)構(gòu)，比較了不同復(fù)合物的系統(tǒng)能量，分別得到了三種His-LDHs-MMT和兩種Trp-LDHs-MMT的穩(wěn)定構(gòu)型。分析計(jì)

3、算結(jié)果確定了組氨酸或色氨酸是主要以平躺的形式結(jié)合在水滑石和蒙脫石層板之間，與層板存在一定的氫鍵和靜電相互作用。同時，對兩種復(fù)合物結(jié)構(gòu)的XRD譜進(jìn)行了理論模擬，發(fā)現(xiàn)兩種氨基酸插層復(fù)合物的XRD譜非常接近，這是由于兩種氨基酸的插層復(fù)合物有相似的結(jié)構(gòu)。計(jì)算還表明，不同的插層方式會導(dǎo)致復(fù)合物的層間距有所不同，隨著層間距的擴(kuò)大XRD特征峰向小角度方向偏移。組氨酸（色氨酸）插層水滑石-蒙脫石復(fù)合物中蒙脫石層板的(001)特征衍射峰出現(xiàn)在2θ=6.5

4、-7.8°之間，在2θ=11.7，60°左右處分別出現(xiàn)了LDHs層板的(003)和(110)特征衍射峰?；趦?yōu)化得到的復(fù)合物幾何構(gòu)型計(jì)算了復(fù)合物的態(tài)密度、電荷密度以及靜電勢，結(jié)果表明在費(fèi)米能級附近主要由氧的2p軌道和氫的1s軌道貢獻(xiàn)為主，表現(xiàn)為氫鍵;在電荷密度和靜電勢分布的分析中，組氨酸和色氨酸的羧基與LDHs的密度場發(fā)生重疊，形成較強(qiáng)的氫鍵相互作用;蒙脫石層板與組氨酸之間存在較強(qiáng)的靜電勢分布，使得蒙脫石與組氨酸之間形成非常強(qiáng)的靜電相互

5、作用。為了了解水滑石-蒙脫石復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)組成，分別用MS8.0和Gaussian09兩種計(jì)算軟件計(jì)算了組氨酸與LDHs層板以及MMT層板的結(jié)合能，利用結(jié)構(gòu)對比的方法對復(fù)合物中的主客體相互作用進(jìn)行了研究。計(jì)算結(jié)果表明主體層板與層間客體之間以及客體之間均存在特定的相互作用，主要為氫鍵和靜電相互作用的組合。
　　本文探索了組氨酸（色氨酸）插層水滑石-蒙脫石復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)，用量子化學(xué)方法確定了復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)和成鍵參數(shù)，模擬了復(fù)合物晶