本文關(guān)鍵詞：鎂鋁層狀雙氫氧化物的層離研究

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【摘要】：層狀無機(jī)物中的片層平面內(nèi)原子以化學(xué)鍵相連,片層平面之間以弱鍵或范德華力連接。這種特殊結(jié)構(gòu)使層狀材料能夠在合適條件下發(fā)生層離,從而得到二維納米片層。而這些二維納米片層具有很多三維材料不具備的優(yōu)異性能,如高的比表面積、優(yōu)秀的電性能和介電性能等,在催化劑、復(fù)合材料和能源材料等方面具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。其中,層狀無機(jī)物在液相中層離是獲得大量二維納米片層的途徑之一。層狀雙氫氧化物(Layered double hydroxides,LDHs),由于片層有高的電荷密度以及片層之間存在完整的氫鍵網(wǎng),導(dǎo)致LDHs比其它層狀無機(jī)物更加難以層離。目前,關(guān)于LDHs在液相中層離的歸路還處在探索階段,因此本文選擇Mg-Al-LDHs體系,從LDHs和溶劑兩方面來研究影響層離的因素。最后以液相中層離的LDHs納米片為構(gòu)筑基元,通過乳液聚合的方法制備LDHs/聚合物納米復(fù)合材料。本文旨在研究雙氫氧化物的層離規(guī)律和層離機(jī)理,增加了液相層離得到的二維納米片層的種類,為LDHs/聚合物納米材料的制備和設(shè)計(jì)提供新的途徑。本文主要研究內(nèi)容如下：1.分別采用離子交換法、共沉淀法、水解法共三種方法來制備層間含有十二烷基苯磺酸離子(DBS)的MgAl-DBS LDHs。通過X射線衍射光譜、X射線熒光光譜來分析三種方法制備的雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)和組成；通過透射電子顯微鏡來分析其形貌；通過熱重分析來對比不同方法制備的LDHs的熱穩(wěn)定性。通過分析可以得出,成功制備出了層間含有DBS的雙氫氧化物,其中水解法制備的LDHs的Mg/Al比明顯要比原始配料比要小,導(dǎo)致其片層電荷密度較大。三種方法制備的LDHs樣品顆粒尺寸也各不相同,水解法制LDHs顆粒尺寸達(dá)到lum,共沉淀法制備的樣品顆粒尺寸為200-500nm,離子交換法制備的LDHs顆粒最小,約100nm。2.研究三種方法制備的LDHs在苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)混合溶劑體系中的層離。通過電子透射顯微鏡和原子力顯微鏡觀察來確認(rèn)層離的結(jié)果,對比三種LDHs層離情況。配制出不同比例的混合溶劑體系,觀察樣品在不同混合溶劑中的層離情況,分析比較溶劑成分對層離的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)LDHs顆粒的尺寸較大、片層的電荷密度較高時(shí),不利于層離。溶劑的極性組分和色散組分對LDHs層離的影響較大,St和BA以一定體積比例(接近于7：3)混合時(shí),層離能力最好。3.將LDHs在St和BA混合溶劑中層離,以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為乳化劑,十六醇為助乳化劑,配制出穩(wěn)定的乳液聚合體系,制備出LDHs/聚合物納米復(fù)合材料。分析LDHs在聚合物介質(zhì)中的存在形式和分散狀況,并研究復(fù)合物相對于純聚合物的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性改變情況。通過分析發(fā)現(xiàn),成功制備出了完全剝離型LDHs/聚合物復(fù)合材料。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度強(qiáng)于純聚合物,且隨著LDHs含量的增加而增大。得到的復(fù)合材料熱穩(wěn)定性相對于相應(yīng)純聚合物沒有明顯改變。
【關(guān)鍵詞】：層狀雙氫氧化物 液相層離 二維納米片 納米復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-32
• 1.1 引言10-11
• 1.2 層狀無機(jī)物的液相層離11-16
• 1.3 層狀無機(jī)物層離的研究方法16-24
• 1.3.1 X射線衍射圖譜分析17-18
• 1.3.2 透射電子顯微鏡分析18-19
• 1.3.3 原子力顯微鏡分析19-21
• 1.3.4 吸光度分析21-22
• 1.3.5 動(dòng)態(tài)光散射粒度分析22
• 1.3.6 濁度分析22-23
• 1.3.7 其它研究方法23-24
• 1.4 層狀無機(jī)物層離的應(yīng)用24-25
• 1.4.1 在能源材料方面的應(yīng)用24
• 1.4.2 在聚合物復(fù)合材料方面的應(yīng)用24-25
• 1.4.3 在催化劑材料方面的應(yīng)用25
• 1.4.4 其它應(yīng)用25
• 1.5 層狀雙氫氧化物的層離及其研究進(jìn)展25-30
• 1.5.1 層狀雙氫氧化物在有機(jī)溶劑中層離26-28
• 1.5.2 層狀雙氫氧化物在水中層離28-29
• 1.5.3 層狀雙氫氧化物層離的其它方法29-30
• 1.6 本文研究的問題30-32
• 第二章 鎂鋁層狀雙氫氧化物的制備32-41
• 2.1 引言32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-35
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品32-33
• 2.2.2 層狀雙氫氧化物的制備33-34
• 2.2.3 測試和表征34-35
• 2.3 結(jié)果和討論35-40
• 2.3.1 成分分析35
• 2.3.2 X射線衍射圖譜分析35-37
• 2.3.3 形貌分析37-38
• 2.3.4 熱穩(wěn)定性分析38-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 鎂鋁層狀雙氫氧化物的層離41-50
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-42
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品41-42
• 3.2.2 層狀雙氫氧化物的層離42
• 3.2.3 測試和表征42
• 3.3 結(jié)果和討論42-49
• 3.3.1 LDHs樣品在混合溶劑中的層離42-47
• 3.3.2 溶劑組成對LDHs層離的影響47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 層狀雙氫氧化物/聚合物納米復(fù)合材料的制備50-57
• 4.1 引言50-51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分51-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品51
• 4.2.2 乳液法制備層狀雙氫氧化物/聚合物納米復(fù)合材料51-52
• 4.2.3 測試和表征52
• 4.3 結(jié)果和討論52-55
• 4.3.1 X射線衍射圖譜分析52
• 4.3.2 掃描電子顯微鏡分析52-53
• 4.3.3 力學(xué)性能分析53-54
• 4.3.4 熱穩(wěn)定分析54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第五章 結(jié)論和展望57-59
• 5.1 論文結(jié)論57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的科研成果65-66
• 致謝66

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本文編號：1072571