無(wú)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(wú)機(jī)復(fù)合物插層材料是由不同的無(wú)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)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 Studio 8.0 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DMO13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)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(shí),對(duì)兩... 

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圖１－１?Ｚｎ／Ａｌ水滑石及其層板結(jié)構(gòu)??

蒙脫石（ＭｏｎｔｍｏｒｉＵｏｎｉｔｅ，ＭＭＴ）作為重要的黏土礦物，還是一種顆粒極細(xì)的含水??鋁硅酸鹽的層狀礦物材料。ＭＭＴ層板是由中間的Ａ１－０八面體和上下兩層的Ｓｉ－Ｏ四??面體組成［６４＿６８１，其結(jié)構(gòu)類似三明治，如圖１－２所示。在蒙脫石層板中的鋁氧八面體的??一個(gè)鋁被二價(jià)金屬鎂離子所取代，層板會(huì)帶有一個(gè)負(fù)電荷，所以需要層間陽(yáng)離子來(lái)中??和其電性，因此蒙脫石又屬于典型的陽(yáng)離子插層材料。蒙脫石材料的層間間距很大，??可調(diào)性高，有很好的離子交換性能。根據(jù)蒙脫石的這種特性可以在層間插入許多的陽(yáng)??離子、有機(jī)小分子、有機(jī)聚合物等。蒙脫石層間除了插層陽(yáng)離子，還有大量的水分子，??這些水分子大部分是層間游離的水，而一部分是通過(guò)弱相互作用結(jié)合在ＭＭＴ層板之??間，與層間正電子基團(tuán)絡(luò)合形成水合物。??ｍ：?；?ｇ?＾?§??▲?丨、?零ｉ』Ｌ?＾??？?？?ｉ?＇？?？?４＾??圖１－２常見(jiàn)的蒙脫石層板結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇｕｒｅｌ－２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＭＭＴ?ｌａｍｅｌｌａ??１．３．１蒙脫石插層材料制備??蒙脫石層板的性質(zhì)有利于制備各種蒙脫石插層材料，由于蒙脫石層間距大，有很??多長(zhǎng)鏈的有機(jī)陽(yáng)離子或無(wú)機(jī)聚合物陽(yáng)離子均能容易地插層在蒙脫石層板之間。利用離??子交換方法可得到蒙脫石改性材料

３．２組氨酸插層水滑石－蒙脫石（Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ）復(fù)合物結(jié)構(gòu)分析??本文構(gòu)建了?Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ模型，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，利用量子化學(xué)方法，??優(yōu)化得到了三種可能的Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ構(gòu)型（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３），如圖３－１所示；晶胞參??數(shù)和能量如表３－１所示。通過(guò)對(duì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３的結(jié)構(gòu)中的鍵長(zhǎng)分析得到??以下結(jié)果：蒙脫石層板中Ｓｉ－０鍵長(zhǎng)約為１．６０－１．６５ｎｍ，Ａ１－０鍵長(zhǎng)為１．９７ｎｍ左右，而??Ｍｇ－０鍵長(zhǎng)則為２．０７ｎｍ；水滑石層板中的Ｚｎ－０鍵長(zhǎng)為２．１１ｎｍ，Ａ１－０鍵長(zhǎng)則為１．８９ｎｍ，??與復(fù)合插層前ＭＭＴ和ＬＤＨｓ層板的鍵長(zhǎng)參數(shù)沒(méi)有明顯變化；有相互作用的客體與主??體的Ｈ－０或Ｈ－Ｎ距離在１．７－２．５ｎｍ之間，屬于氫鍵范疇。復(fù)合物中主客體之間的結(jié)合??方式是以組氨酸的羧基氧與ＬＤＨｓ層板的氫結(jié)合；組氨酸的氨基氫原子與ＭＭＴ的氧??結(jié)合，且組氨酸羧基與ＬＤＨｓ的均為Ａ１－０－Ｈ的位點(diǎn)結(jié)合，組氨酸的氨基正離子吸附??在ＭＭＴ的Ｍｇ離子附近，也證明了羧基陰離子與ＬＤＨｓ正電荷中心結(jié)合；氨基正離??子與ＭＭＴ的負(fù)電中心結(jié)合，中和了彼此的電性。??通過(guò)這三種構(gòu)型能夠看到組氨酸在層間的排布方式：在Ｍｌ、Ｍ２兩種構(gòu)型中，組??氨酸是以近乎平躺的形式插層在水滑石蒙脫石層間


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