（应用化学专业论文）类水滑石的有机化修饰及在PVC中的应用研究.pdf

鼎煳 d i s s e r t a t i o n f o r m a s t e rd e g r e e s i i a n d o n ga g r i c u l t u r a lu n i v e r s i t y t o p i c s t u d yo nt h eo r g a n i c a l l ym o d i f i e dl a y e r e dd o u b l e h y d r o x i d e sa n dt h e i ra p p l i c a t i o n i np v c d e p a r t m e n t ：c o l l e g e o fc h e m i s t r ya n dm a t e r i a ls c i e n c e m a j o r ：a p p l i e dc h e m i s t r y m a s t e r sd e g r e eca n d i d a t e ：x um i n g k a o s u p e r v i s o r ：p r o f l il i f a n g t a i a nc h i n a j u n e2 0 1 0 符号说明 英文缩写英文名称中文名称 x r dp o w d e rx - r a yd i f f r a c t i o nx 射线衍射 t g d t a i c p m s a p g l d h s p v c s d s t h f s p a n 2 0 u v t h f f r l 1 0 甲油粤鼍dd i 胁n 8 1热分析 t h e r m a la n a l y s i s i n d u c t i v e l vc o u p l e dp l a s m am a s s电感耦合等离子 s p e c t r o m e t r y体质谱 a l k y lp o l y g l y e o s i d e 烷基糖苷 l a y e r e dd o u b l eh v d x i d 骼类水滑石 p o l y v i n y lc h l o r i d e 聚氯乙烯 s o d i u md o d e c v ls u l f o n a t e十二烷基磺酸钠 t e t r a h y d r o f u r a n 四氢呋喃 失水山梨醇单月 s 0 断a nm o n o l 肌r a t e 桂酸酯 u l t r a v i o l e ts p e c t r o s c o p y紫外光谱 中文摘要。 a b s n a c t 目录 1 前言 1 1l d h s 材料5 1 1 1l d h s 材料的组成与结构。5 1 1 1 1 金属元素的种类及物质的量比5 1 1 1 2 层间阴离子6 1 1 1 3 结晶水的数量。6 1 1 1 4l d h s 的主体层板与层间客体分子之间的相互作用6 1 1 2l d h s 材料的主要性质。6 1 1 2 1 酸碱双功能性6 1 1 2 2 层间阴离子的可交换性7 1 1 2 3 记忆效应7 1 1 2 4 热稳定性7 1 1 3l d h s 材料的应用一8 1 1 3 1 催化方面的应用一8 1 1 3 2 在吸附方面的应用9 1 1 3 3 在医药方面的应用1 0 1 1 3 4 油田化学品1 0 1 1 3 5 功能高分子材料及添加剂方面的应用1 0 1 1 4 制备方法13 1 1 4 1 共沉淀法13 1 1 4 2 离子交换法13 1 1 4 3 溶胶凝胶法1 4 1 1 4 4 焙烧复原法1 4 1 1 4 5 成核晶化隔离法1 5 1 1 4 6 水热合成法1 5 1 1 4 7 二次组装法1 5 1 1 5l d h s 材料的表征1 5 1 1 5 1x 射线衍射1 5 i 1 1 5 2 红外光谱1 6 1 1 5 3t g d 1 a 一16 1 2 流滴剂16 1 3 本课题研究的目的和意义。18 1 3 1 研究意义1 8 1 3 2 研究内容1 9 2 实验仪器和药品2 0 2 1 实验部分2 0 2 1 1 主要实验仪器与设备2 0 2 1 2 主要试剂2 0 3 烷基糖苷插层组装类水滑石的制备与表征2 2 3 1 实验研究与方法2 2 3 1 1m g a 1 l d h 的制备2 2 3 1 1 1m g a 1 l d h 的制备原理2 2 3 1 1 2m g a 1 l d h 的制备方法2 2 3 1 2a p g l d h s 的制备2 2 3 1 3 样品表征。2 3 3 2 结果与讨论2 4 3 2 1a p g l d h s 的制各2 4 3 2 1 1p h 的影响2 4 3 2 1 2 烷基糖苷用量的影响2 5 3 2 1 3m g a 1 物质的量比的影响2 7 3 2 2a p g 在水滑石层间的排列方式2 9 3 2 3a p g l d h s 的f t - r 3 0 3 2 4a p g l d h s 的热稳定性分析3 0 3 3 小结3 2 4 层状结构有机无机复合流滴剂的制备与表征3 3 4 1 试验研究与方法3 3 4 1 1 表面活性剂插层类水滑石的制备3 3 4 1 2l a u r i ca c i d l d h s 制备条件的优化3 3 4 1 3s p a n2 0 一l a u r i ea c i d l d h s 的制备3 3 n 4 1 4p v c 复合膜的制备：3 3 4 1 5 样品表征3 3 4 2 结果与讨论3 4 4 2 1 有机一无机复合流滴剂载体的选择3 4 4 2 1 1 表面活性剂插层类水滑石的x r d 表征3 4 4 2 1 2 样品的f t - i r 表征3 5 4 2 2l a u r i ea c i d l d h s 的制备条件的选择3 7 4 2 3s p a n 2 0 1 a u r i ea c i d l d h s 的制备4 1 4 2 4p v c 复合膜性能表征4 1 4 2 4 1p v c 复合膜外观及润湿性能4 1 4 2 4 2p v c 复合膜的x r d 表征4 4 4 2 4 3p v c 复合膜的保温性能4 5 4 2 4 4p v c 复合膜的透光性4 6 4 3 小结4 7 5 总结4 8 论文主要创新之处4 9 参考文献5 0 硕士期间发表文章6 3 致谢6 4 i 1 一 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 类水滑石( l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ，简称l d h s ) 是一类层状结构 材料。由于l d h s 具有特殊的层状结构和层间阴离子的可交换性，可将多 种有机或无机阴离子引入水滑石层间，从而得到一系列具有不同功能的新 材料。近年来，由类水滑石、蒙脱土等层状物有机化修饰得到的有机无机 复合材料得到了越来越多的关注，广泛应用于催化、吸附、紫外吸收、控 缓释及医药、高分子助剂等领域。流滴剂可使棚膜上的水滴快速流下而增 大透光效果，因此在农业生产中有着重要的作用。目前市售流滴剂存在一 些不足，如持效时间短，与其他助剂的相容性较差且薄膜保温性能较差等 问题。本文以阴离子层状材料水滑石为插层主体，将非离子表面活性剂插 入到层间，通过改变制备条件对材料组成、结构进行调控，制备一种新型 层状结构有机一无机复合流滴剂，可以显著改善薄膜的流滴性能、保温性能。 本文主要研究内容如下： 1 利用共沉淀法制各了烷基糖苷改性类水滑石( a p g l d h s ) ，研究了 其结构、热稳定性、插层驱动力及烷基糖苷在水滑石层间的排列方式。结 果表明当p h = 9 ，m ( a p g ) m m g ( o h ) 2 + a l ( o h ) 3 = l 4 ，n ( m g ) n ( a 1 ) = 2 时，制 备的样品有最大的层间距，晶体结构较为完善，无杂质；插层组装驱动力 主要为静电引力和氢键作用，并且当烷基糖苷用量较少时，静电引力起主 要作用；随烷基糖苷用量的增加，氢键作用逐渐增强；烷基糖苷分子在层 间呈一定角度交错排列，角度范围为4 8 6 0 - - 5 4 8 0 ；由于主客体之间的交互 作用和水滑石层板的屏蔽效应，烷基糖苷插入层间后，热稳定性显著提高， 分解温度提高约4 0 。 2 利用月桂酸、十四酸、十六酸、硬脂酸和十二烷基磺酸钠改性水滑 石，对其结构进行表征，研究其在水滑石层间的排列方式，并选择最佳的 改性剂作为制备复合流滴剂的载体。结果表明，表面活性剂改性水滑石的 效果明显，其中月桂酸改性效果最佳；客体以双层倾斜的方式排列在层间。 此外，十四酸l d h s 层间距分别增加到3 7 1n m 和4 3 7b i l l ，意味着其在层 间有两种排列方式，十六酸l d h s 也具有两种排列方式。月桂酸l d h s 最 佳制备条件：反应温度3 0 ，n ( m g ) n ( a 1 ) = 2 ，p h = 9 。 3 以月桂酸l d h s 为载体，采用二次组装法制备有机一无机复合流滴剂 类水滑石的有机化修饰及在p v c 中的应用研究 s p a n2 0 1 a u r i ea c i d l d h s ，对其结构及其改性效果、p v c 复合膜的表面性质 进行了表征。结果表明s p a n2 0 1 a u r i ea c i d - l d h s 有机化程度高，在基质中 均匀分散。s p a n 2 0 同时以吸附在表面和插层至水滑石层间的形式存在，添 加s p a n 2 0 1 a u r i ea c i d l d h s 后，p v c 复合膜与水具有较好的亲和性，有效 降低水在p v c 复合膜表面的界面张力，从而获得优异的流滴性能。此外， 新型有机一无机复合流滴剂可显著改善p v c 复合膜的保温性能及透光性。 关键词：类水滑石；烷基糖苷；表面活性剂；有机一无机复合流滴剂 2 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ( l d h s ) ，a l s on a m e d a sa n i o n i cc l a y so r h y d r o t a l c i t e - l i k ec o m p o u n d s ，h a v ear e m a r k a b l ep r o p e r t yt h a t av a r i e t yo f a n i o n i cs p e c i e sc a l lb ei n s e r t e da sg u e s t si n t ot h ei n t e r l 锄e u ao ft h el d h s e s p e c i a l l yb e n e f i c i a lo r g a n i ca n i o n s ，t of o r mal a r g ev a r i e t yo fn e wf u n c t i o n a l m a t e r i a l s r e c e n t l y , l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e sh a v ea t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no f m a n yr e s e a r c h e r sb e c a u s eo ft h e i rp o t e n t i a la p p l i c a t i o ni nt h ef i e l do fc a t a l y t i c ， a d s o r p t i o n ，u va b s o r p t i o n ，d r u gc o n t r o l l e dr e l e a s ea n dp o l y m e ra d d i t i v e s l i g h t t r a n s m i t t a n c eo ff i l m sc o u l db ei m p r o v e db ya d d i n ga n t i d r i p p i n ga g e n t ； t h e r e f o r e , i tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ea g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n a tp r e s e n t , a n t i - d r i p p i n ga g e n t h a ss o m es h o r t c o m i n g s ，f o re x a m p l e ，t h ep e r s i s t e n tp e r i o di s s h o r t , l a c k i n go fc o m p a t i b i l i t yb e t w e e na n t i d r i p p i n ga g e n ta n do t h e ra d d i t i v e s a n dt h et h e r m a li n s u l a t i o np e r f o r m a n c eo ff i l mi sv e r yp o o r , a n ds oo n i nt h i s p a p e r , t h es u r f a c t a n tw a si n t e r c a l a t e di n t om g - a 1 l d hi n t e r l a y e rb yt r a d i t i o n a l c o - p r e c i p i t a t i o nm e t h o dt of o r ma l lo r g a n i c - i n o r g a n i cc o m p o s i t ea n t i - d r i p p i n g a g e n t , a n dt h ep o s s i b l ee f f e c tf a c t o r sw e r ei n v e s t i g a t e d 1 as e r i e so fa p g l d h sw e r es y n t h e s i z e db yc o - p r e c i p i t a t i o nm e t h o d t h e o p t i m u mp r e p a r i n g c o n d i t i o n sa r e p h9 ，t h e m a s sr a t i oo f a p g m g ( o h ) 2 + a i ( o h ) 3 】= 1 4a n dt h em o l a rr a t i oo fm g a 1i s2 b e s i d e s e l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o n , t h ed r i v i n gf o r c e so fi n t e r c a l a t i o na n da s s e m b l yf o r a p gm o l e c u l e si sh y d r o g e nb o n d i n gb e t w e e na p gm o l e c u l e sa n dh y d r o x y l g r o u po ft h eh o s tl a y e r so ri n t e r l a y e rw a t e rm o l e c u l e s t h ei n t e r l a y e ra p g m o l e c u l e sw e r ea r r a n g e dw i t hat i l t i n ga n g l eb e t w e e nl a y e r st h r o u g hh y d r o g e n b o n d i n g ，t h er a n g eo ft h ea n g l e 0i sa p p r o x i m a t e l yb e t w e e n4 8 6 0 5 4 8 0 t h e r m a ld e c o m p o s i t i o nt e m p e r a t u r eo fa p gb e t w e e nl d h1 a y e r si n c r e a s e a b o u t4 0 t h a np u r ea p g , d u et ot h es 仃o n gh o s t g u e s ti n t e r a c t i o na n dt h e s h i e l d i n ge f f e c to fl d hl a y e r s 2 m g _ ml a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d ew a sm o d i f i e dw i ml a u r i ea c i d ，m y r i s t i c a c i d , h e x a d e c a n o i ca c i d ， s t e a r i ca c i da n ds o d i u md o d e c y ls u l f o n a t eb y c o - p r e c i p i t a t i o nm e t h o d , a n dt h er e s u l t i n gm a t e r i a l sw e r ec h a r a c t e r i z e d t h e p o s s i b l ea r r a n g e m e n to fs u r f a c t a n t i nl d h si n t e r l a m e l l a r s p a c e w a sa l s o i l l u s t r a t e d t h eo p t i m u mm o d i f i e rw a ss e l e c t e da sc a r r i e ro fo r g a n i c i n o r g a n i c c o m p o s i t ea n t i d r i p p i n ga g e n t c o m p a r i s o no fp e r f o r m a n c e so ft h er e s u l t i n g 3 类水滑石的有机化修饰及在p v c 中的应用研究 m a t e r i a l s ，w ef o u n dt h a tl a u r i ea c i di st h eo p t i m u mm o d i t i e r t h ei n t e r l a y e r s u r f a c t a n tm o l e c u l e sa rea r r a n g e da sab i l a y e rw i t hat i l t i n ga n g l e i na d d i t i o n , t h ed - s p a c i n go fm y r i s t i ca c i d l d h si n c r e a s e dt o3 7 1n l l la n d4 3 7n m i n d i c a t i n gt w ot y p e so fa r r a n g e m e n t sa lep o s s i b l e , a n ds od o e sh e x a d e c a n o i c a c i d l d h s t h eo p t i m u mp r e p a r i n gc o n d i t i o n sf o rl a u r i ca c i d l d h sa r et h e t e m p e r a t u r ea r e3 0 t h em o l a rr a t i oo fm g a 1i s2a n dp h9 3 o r g a n i c i n o r g a n i cc o m p o s i t ea n t i - d r i p p i n ga g e n t ( s p a n 2 0 一l a u r i e a c i d l d h s ) w a ss y n t h e s i z e db yr e a s s e m b l em e t h o d ，a n dt h er e s u l t i n gm a t e r i a l s w e r e f u l l yc h a r a c t e r i z e d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ts u r f a c e o r g a n o p h i l i c m o d i f i c a t i o nc a ni m p r o v es u r f a c et e n s i o no fs p a n2 0 1 a u r i ca c i d l d h sa n d i n d u c e du n i f o m ld i s p e r s i o no fs p a n2 0 1 a u r i ea c i d l d h si np v cm a t r i x i n a d d i t i o n ，s p a n 2 0h a st w ot y p e se x i s t i n gf o r m ：s u r f a c ea d s o r p t i o na n di n t e r l a y e r i n t e r c a l a t i o n , t h e r e f o r e 。t h es u r f a c eh y d r o p h i l i c i t yo ff i l mw a si m p r o v e d m a r k e d l ya n dt h ei n t e r r a c i a lt e n s i o nb e t w e e nw a t e ra n df i l mw a sd e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l yb ya d d i n gs p a n 2 0 - l a u r i ea c i d l d h s i no t h e rw o r d s ，a n t i - d r o p p r o p e r t y o ft h ef i l mc o u l db e s i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d i na d d i t i o n ， o r g a n i c - i n o r g a n i cc o m p o s i t ea n t i - d r i p p i n ga g e n tc a ni m p r o v et h ei n s u l a t i o n p e r f o r m a n c ea n dv i s i b l el i g h tt r a n s m i t t a n c eo ff i l m s k e y w o r d s ：l a y e r e d d o u b l e h y d r o x i d e s ；a p g ；s u r f a c t a n t ； o r g a n i c - i n o r g a n i cc o m p o s i t ea n t i - d r i p p i n ga g e n t 4 山东农业大学硕士学位论文 1 前言 1 1l d h s 材料 类水滑石( l a y e r e dd o u b l eh y d r o x i d e s ，简称l d h s ) 是一类阴离子层 状结构材料，由于l d h s 具有特殊的层状结构和层间阴离子可交换性，可 将多种阴离子引入水滑石层间，从而得到一类具有不同功能的新材料。近 年来，基于超分子化学定义及插层组装概念的提出，有关l d h s 的研究工 作获得了更深层次上的理论支持，在层状前驱体制备( c a v a n i ，1 9 9 1 ) 、结 构表征( c a r r a d o ，1 9 8 8 ；l o p e z ，1 9 9 7 ；b a h r a n o w s k i ，1 9 9 9 ) 、超分子结构 模型建立( t r o n t o ，2 0 0 4 ；z h a n g ，2 0 0 5 ) 、插层组装动力学和机理( k w o n ， 1 9 9 2 ) 、插层组装体的功能开发等诸方面得到了许多具有理论指导意义的结 论和规律，使得l d h s 在一些新兴的领域展示了广阔的应用前景，广泛应 用于催化、吸附、紫外吸收、控缓释及医药、高分子助剂等领域( w u ，2 0 0 8 ； v r e y s e n ，2 0 0 8 ；c h a i ，2 0 0 9 ：z h e n l a n ，2 0 0 9 ；l i u ，2 0 0 9 ) 。 1 1 1l d h s 材料的组成与结构 l d h s 是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，化学组成通 式可表示为 m 2 + 1 x m 3 + x ( o h ) 2 x + ( a n - ) 椭m h 2 0 ，m 2 + 为二价金属阳离子，m 3 + 为三价金属阳离子，a n 。为层间阴离子，x 是m 3 + ( m 2 + + m 3 + ) 的物质的量之比， m 是结晶水数量( r e i c h l e ，1 9 8 6 ；f c a v a n i ，1 9 9 1 ；李丽芳，2 0 0 4 ) 。 由类水滑石化合物的结构可知，此类化合物的主要性能特征由b m c i t e 板层组成、层间阴离子的种类、结晶水的位置及数量以及层板的堆积形式 决定。 1 1 1 1 金属元素的种类及物质的量比 组成l d h s 常见的二价金属离子有m 孑+ 、z n 2 + 、n i 2 + 、c d + 、c u 2 + 、 m n 2 + 等；三价金属离子有a 1 3 + 、f d + 、c ，、v 3 + 等，这些二价金属离子和 三价金属离子通过组合可形成二元水滑石( a l l m a n n ，1 9 7 0 ；a r a m c a d i a ， 1 9 9 9 ；刘建强，2 0 0 4 ；李丽芳，2 0 0 4 ) 。另外，三种或四种金属离子组合经 过一定的合成方法，可以形成三元或四元金属离子的水滑石( a u c r ，1 9 9 9 ； l e e ，2 0 0 4 ) 。一价金属( 如l i + ) 、四价金属( 如z r 4 + 、s n 4 + ) 也能与二价、 三价金属离子形成水滑石( t z o u ，2 0 0 7 ；s h u ，2 0 0 6 ) 。 一般m 3 + ( m 2 + + m 3 + ) 的物质的量比值x 在0 2 o h f c 1 。 b r - n 0 3 ：有机阴离子与层板的作用力主要为静电吸引和氢键。 o r g a n i c l d h s 层板内存在强的共价键，层间则是一种弱的相互作用力，客 体与主体之间通过离子键、氢键、范德华力等结合，且主、客体都以有序 的方式排列。通常，层间阴离子的尺寸、数量、价态及阴离子与层板羟基 的键合强度决定了l d h s 的层间距的大小。 1 1 2l d h s 材料的主要性质 1 1 2 1 酸碱双功能性 6 山东农业大学硕士学位论文 l d h s 的层板由m 0 6 八面体组成，故具有一定的碱性( p a r k ，2 0 0 4 ) 。 不同l d h s 的碱性强弱与组成中二价金属氢氧化物的碱性强弱基本一致， 但由于它一般具有较小的比表面积，表观碱性较小，其较强的碱性往往在 其锻烧产物：双金属氧化物( l d o ) 中表现出来。l d h s 一般也带有酸性特 征，不同l d h s 的酸性强弱与组成中三价金属氢氧化物酸性及二价金属氢 氧化物的碱性有关，插层类水滑石的酸性有时与其插层客体的性质有关。 1 1 2 2 层间阴离子的可交换性 在一定条件下，某些功能性物质( 原子、分子和离子) 可以克服层状 化合物层与层之间的作用力而可逆地插入层间空隙，将层板距离撑开，并 与层板形成较强的相互作用力从而形成插层材料：一类具有层状结构的阴 离子型超分子化合物，其独特的层状结构及层板元素和层间离子的可调变 性受到人们的广泛关注( 李丽芳，2 0 0 4 ) 。近年来，有机物插层组装类水滑 石制备有机一无机层状复合材料受到越来越多的关注( l i ，2 0 0 6 ：w a n g ，2 0 0 9 ： w a n g ，2 0 1 0 ) 。 1 1 2 3 记忆效应 记忆效应( m e m o r ye f f e c t ) ：在一定温度下将l d h s 焙烧一定时间的样 品加入到含有某种阴离子的溶液介质中，其结构可以部分恢复到具有有序 层状结构的l d h s 。利用这一结构特点可将水滑石的煅烧产物在含有不同阴 离子的溶液中处理，从而得到不同种类阴离子的水滑石，达到设计和组装 不同功能性层状材料的目的。一般而言，焙烧温度在5 0 0 以内，结构的恢 复是可能的，以m g - a 1 l d h s 为例，温度在5 0 0 内的焙烧产物接触到水以 后其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的l i ) h s ；当焙烧温度在6 0 0 以上时生成具有尖晶石结构的焙烧产物，则导致结构无法恢复。 1 1 2 4 热稳定性 l d h s 热分解过程包括脱除物理吸附水、脱除层间水、层板羟基脱水、 层间阴离子脱除和新相形成等步骤。其热分解过程一般可分为三个阶段： ( 1 ) 室温3 0 0 ，失去表面物理吸附水与层间水；( 2 ) 3 0 0 5 0 0 ，层板 脱羟基；( 3 ) 层间有机分子的脱除及燃烧。当层间有机阴离子不同时，第 三个阶段的温度会有很大的差异。这主要是因为不同的层间有机阴离子与 层板的相互作用力不同，不同有机物的分解温度存在相当大的差异，客体 间的相互作用力及客体在l d h s 层间的排列方式不同( v a y s s e ，2 0 0 2 ：t r o n t o ， 7 类水滑石的有机化修饰及在p v c 中的应用研究 2 0 0 6 ) 。在4 5 0 - - 5 5 0 之间脱羟完成，并最终生成双金属混合氧化物( l a y e r 、d o u b l eo x i d e 简称l d o ) ，此时具有最大的比表面积和孔体积；当分解温度 不超5 5 0 时，混合金属氧化物在一定的湿度( 或水) 和某些阴离子存在的 条件下，可以部分恢复形成层状双金属氢氧化物，即所谓的“记忆功能 。 当加热温度超过6 0 0 c 时，尖晶石m 蚪2 0 4 和m g o 形成，金属氧化物的混 合物开始烧结，使比表面积大大降低，孔体积减小，碱性减弱。 1 1 3l d h s 材料的应用 1 1 3 1 催化方面的应用 有机阴离子柱撑水滑石不仅具有水滑石本身的催化性能，还可以通过 在层间引入具有催化活性的有机基团实现均相催化剂的固定化，从而赋予 其新的催化性能( r o u s s e l o t ，1 9 9 9 ；a i s a w a ，2 0 0 1 ；t a h i r ，2 0 0 8 ) 。 ( 1 ) 碱催化剂：l d h s 分解产物中存在碱中心，可用作碱催化剂。l d h s 及其锻烧产物作为多相碱性催化剂，在许多反应中正在取代n a o h 、k o h 等传统碱性催化剂。z o l t 缸等人以m g a i 摩尔比为3 的m g a l l d h s 作为分 子内环化反应和分子间环化反应的碱催化剂( z o l t d n ，2 0 0 0 ) 。r o u s s e l o t 等 人将m g c a - a 1 l d h s 作为碱性催化剂用于k n o e v e n a g e l 缩合反应，具有很 高的反应活性( r o u s s e l o t ，1 9 9 9 ) 。r e i c h l e 等人对m g a l ( o ) 复合氧化物上不 同醛酮缩合反应进行了研究，指出这类碱催化剂比其他用于醛酮缩合反应 的多相催化剂具有高寿命，高稳定性，高选择性和更强的再生性等优点 ( r e i c h l e ，1 9 8 0 ) 。 ( 2 ) 酸催化剂：一般l d h s 呈现碱性活性中心，但通过调变阴离子和 氧离子种类，特别在层间引入杂多酸阴离子，可赋予酸性中心。李连生等 将具有优异催化活性的稀土元素l a 引入水滑石的晶格骨架中，经焙烧用于 催化邻苯二甲酸酐合成邻苯二甲酸二戊酯的反应，邻苯二甲酸酐反应转化 率高达9 5 ( 李连生，1 9 9 5 ) 。 ( 3 ) 氧化还原催化剂：由l d h s 为前体制得的氧化还原类催化剂，可 以用于水煤气转换、硝基苯还原、合成甲醇等反应。g u s i 等用 c u - z n - a 1 l d h s 作催化剂在低温低压下合成了甲醇。由l d h s 制得的氧化 还原催化剂一般含有大量的过渡金属元素；比其它方法制得的催化剂有更 高的稳定性、寿命和活性；对某些催化剂的进一步修饰，可以将其它元素 引入类水镁石结构中或层中，这使修饰后的催化剂性能发生改变( g u s i ， 8 山东农业大学硕士学位论文 1 9 8 5 ) 。 ( 4 ) 催化剂载体：以类水滑石及其衍生复合金属氧化物作为催化剂载 体，有利于载体金属离子与活性主分之间的协同效应使其担载的催化材料 具有更高的催化活性和选择性。c h e r t 等将钯负载的镁铝类水滑石型复合金 属氧化物用于苯酚加氢制环己酮的反应，发现负载钯的镁铝类水滑石型复 合金属氧化物具有更高的活性和选择性( c h e n ，1 9 9 9 ) 。 1 1 3 2 在吸附方面的应用 水滑石及其煅烧产物具有较大的内表面积和孔径，可作为吸附剂，l d o 的吸附能力和吸附量一般比l d h s 较好些( c r e p a l d i ，2 0 0 2 ；d e la r c o ，2 0 0 5 ； l i ，2 0 0 5 ；j i n ，2 0 0 6 ；申震，2 0 0 6 ：李冬梅，2 0 0 7 ) 。由于有机阴离子柱撑 水滑石具有独特的孔隙结构和较大的内表面积，同时层间有机阴离子的存 在，使得水滑石层间具有亲油性，在相关领域得到广泛应用。这一特点在 对高色度有机废水、含酚废水、金属离子、酸性污染性气体、香烟焦油的 吸附过程中表现得尤为突出，将其作为吸附材料，用于核废水中放射性离 子、电镀废水中金属离子及酸性废气的处理，可得到显著的环境效益；用 于香烟降焦，可减轻对人体的危害( s a s a k i ，2 0 0 6 ；w a n g ，2 0 0 7 ；b r t m a ， 2 0 0 9 ) 。 t k a m e d a 等( k a m e d a ，2 0 0 8 ) 分别利用柠檬酸、苹果酸和酒石酸修 饰m g a 1 l d h s 吸收水中的重金属离子。结果表明这些m g a 1 l d h s 在 p h = 5 时能够迅速吸收水中的c u 2 + 和c d 寸，这主要是由于在水滑石层间形成 了阴离子一金属复合物，并且复合物的稳定性决定水滑石对c u z + 和c d ? 的吸 收能力。柠檬酸、苹果酸和酒石酸资源丰富，从而使有机阴离子插层水滑 石可以用于实际污水处理。w a n g 等( w a n g ，2 0 0 6 ) 研究了l i 脚l d h 对 c r ( v i ) 的吸附机理，发现l i 胤l d h 能够迅速吸附水中的c r ( v i ) ，c r ( v i ) 的 解吸与温度有关，在3 0 。c 时，8 0 1 的c r ( v i ) 会在2 4 h 内解吸，这是由于 l i + 从水滑石结构中脱出引起的。利用锂的脱出反应及其对温度的依赖性， 可以处理含铬废液并回收铬。 在国外，使用l d h s 、c l d h 作为离子交换剂和吸附剂处理印染、造纸、 电镀和核废水的研究已有报道。i k e d at 等( i k e d a ，1 9 8 4 ) 利用l d h 的选 择性、起分子筛作用的微孔和中孔及异构体不同的插入能力来分离异构体。 l d h s 的离子交换性能与阴离子交换树脂相似，但与阴离子交换树脂相比离 9 类水滑石的有机化修饰及在p v c 中的应用研究 子交换容量相对较大、耐高温( 3 0 0 c ) 、耐辐射、不老化、密度大、体积 小，上述特点尤其适合于核动力装置上放射性废水的处理。如在核废水中 放射性i 离子的处理可以用l d h s 。c l d h 对于金属离子具有较强的吸附能 力，如核废水中的c 0 2 + 离子，可以使用c l d h 处理，它不仅吸附c 0 2 + 还同 时吸附溶液中的阴离子，如s 0 4 2 等，它可以在较高的温度下进行，与离子 交换树脂相比具有很大的优势。 1 1 3 3 在医药方面的应用 利用水滑石材料层间客体的可交换性，实现药物的控制释放，从而减 少药物用量，提高药物有效利用率，主要用于治疗胃溃疡等胃病的抗胃酸 剂、补充人体所需的微量元素、作为外伤药剂等( 曹根庭，2 0 0 7 ；x i a ，2 0 0 8 ； b r u n a ，2 0 0 9 ；g a s s e r ，2 0