超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物俗稱水滑石(Layered DoubleHydroxides,簡寫為LDHs),是一類陰離子型層狀化合物,其主要特征是主體層板組成和層板電荷密度在一定范圍內(nèi)具有可調(diào)變性而且層間客體陰離子具有可交換性。上述特征使LDHs成為一類具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的功能材料,在催化化學(xué)、電化學(xué)、分離吸附、生物醫(yī)藥和功能助劑等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。
　　 本論文系統(tǒng)研究了超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料的合成及其在

2、低密度聚乙烯(LDPE)農(nóng)膜中的應(yīng)用,詳細(xì)考察了LDHs的前體組成、功能性客體陰離子的性質(zhì)等因素對目標(biāo)產(chǎn)物紅外吸收選擇性和吸收效率的影響；研究了LDHs結(jié)構(gòu)對客體耐熱性能的影響以及將插層結(jié)構(gòu)LDHs作為功能助劑制備的LDHs／LDPE復(fù)合材料薄膜的保溫性能。此外,還探討了插層結(jié)構(gòu)LDHs在LDHs／LDPE薄膜中的分散性以及插層結(jié)構(gòu)LDHs的添加對LDPE薄膜的耐熱性、力學(xué)性能以及透光性等性能的影響。
　　 采用成核／晶化隔離法

3、制備了鎂鋁碳酸根型水滑石(MgAl-CO3-LDHs)和鎂鋁硝酸根型水滑石(MgAl-NO3-LDHs)。分別以MgAl-CO3-LDHs和MgAl-NO3-LDHs為前驅(qū)體,以在7～25μm波長范圍,特別在9～11μm范圍內(nèi)具有較強(qiáng)紅外吸收性能的磷酸二氫根陰離子(H2PO4-)、亞氨基二乙酸陰離子(IDA)、N,N-雙(膦羥甲基)甘氨酸陰離子(GLYP)以及氨基三亞甲基膦酸陰離子(ATMP)為插層客體,通過超分子插層組裝,制備得到4種

4、新型超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料MgAl-H2PO4-LDHs、MgAl-IDA-LDHs、MgAl-GLYP-LDHs和MgAl-ATMP-LDHs。采用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG、SEM和ICP等手段,對LDHs前驅(qū)體和超分子插層結(jié)構(gòu)LDHs的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和表征。結(jié)果表明,采用離子交換的方法能夠制備晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整和晶相單一的超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料,并且功能性客體陰離子的插層組裝顯著提高了相應(yīng)客體物種

5、的熱穩(wěn)定性。
　　 采用FT—IR分析手段詳細(xì)考察了4種超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料的紅外吸收性能及其與客體陰離子組成的關(guān)系。研究結(jié)果表明,插層LDHs的紅外吸收選擇性和吸收效率主要由層間陰離子的紅外吸收特性和層間陰離子的數(shù)量所決定,LDHs的層狀結(jié)構(gòu)對選擇性紅外吸收具有明顯的促進(jìn)作用。
　　 采用母粒工藝,以4 wt％的比例分別將MgAl-CO3-LDHs和4種超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料添加到LDPE基體中制

6、成LDHs／LDPE復(fù)合材料薄膜。采用TEM、XRD、TG-DTA和FT-IR等分析手段對LDHs／LDPE薄膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明,LDHs均勻地分散于LDPE基體中,且不影響LDPE的微觀及介觀結(jié)構(gòu)；LDHs／LDPE復(fù)合材料薄膜在夜間地表的紅外熱輻射峰值范圍(9～11μm)的吸收顯著增加,從而提高了選擇性紅外吸收性能；在4種超分子插層結(jié)構(gòu)選擇性紅外吸收材料中H2PO4-插層LDHs的選擇性紅外吸收性能最強(qiáng),其它3種有