层状LDHs与丁烯二酸异构体插层行为的研究
本文主要以镁铝、镁铁及锌铝水滑石为主体，丁烯二酸异构体(顺丁烯二酸和反丁烯二酸)为有机阴离子客体，采用离子交换法研究了水滑石类层状化合物与丁烯二酸异构体阴离子的插层反应。采用XRD、IR和TG等表征手段分析了插层所得产物的晶体结构特征。研究表明：镁铝水滑石和锌铝水滑石在各溶剂中对丁烯二酸异构体阴离子都存在明显的插层选择性，反丁烯二酸比顺丁烯二酸优先进入层间，各种表征结果说明插层产物具有较好的晶体结构；而镁铁水滑石难以与客体进行离子交换，且在反应中层板容易破坏。
本论文还采用Gaussian-98软件包中的abinitio分子轨道法(HF/6-31G)计算了顺反丁烯二酸异构体阴离子的分子结构，并结合实验数据从微观作用的角度分析了LDHs体系插层过程中主体与客体的相互作用，从而确定插层过程中的选择性的影响规律及插层机理。结果表明，LDHs对丁烯二酸异构体阴离子的插层选择性与该阴离子的氧原子的电荷布居、空间构型、偶极距密切相关，从理论上揭示了反丁烯二酸比顺丁烯二酸容易进入水滑石层间的可能原因。
此外，论文还考察了温度、溶剂和混合酸溶液配比等因素对插层选择性的影响。结果表明，在水溶液中，对Mg-AlLDHs体系，反应温度可影响插层选择性，温度低于40℃时，顺丁烯二酸反应量大于反丁烯二酸，当温度升高至55℃时，反丁烯二酸的反应量则大于顺丁烯二酸；当温度到达70℃时，提高温度反应量不再有明显变化。Zn-AlLDHs体系的离子交换反应表现为放热反应的特征，随着反应温度升高反应量先增后减，在55℃时反应量达最大。在反应温度和混合酸配比一定的条件下，改变溶剂，实验发现在所选溶剂范围内，插层选择性均表现为反丁烯二酸大于顺丁烯二酸，但丁烯二酸异构体阴离子在层间的排列方式随介质不同而不同；在水溶液中，Mg-AlLDHs体系可利用改变混合物的配比来调控插层选择性，而Zn-AlLDHs体系则不能利用改变混合酸的配比来调控插层选择性。
丁烯二酸;异构体;插层行为;离子交换;水滑石层
北京化工大学
硕士
物理化学
李蕾
2006
中文
O641.3
48
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）