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层状α-Ni（OH）2和镍铝水滑石的光敏性能研究

2020-11-23阅读(693)

层状α-Ni（OH）2和镍铝水滑石的光敏性能研究

论文摘要

本文研究工作发现在紫外光照射下，具有主客体插层结构的α-Ni（OH）2和NiAl-NO3-LDHs具有可逆的光致变色现象。以此为基础，根据水滑石类化合物（LDHs）的超分子插层结构及其可调控性，制备了一系列具有光敏性能的插层化合物。采用XRD、FT-IR、UV-vis、TG-DTA-MS、XPS、ESR和EXAFS等多种表征手段系统研究了上述插层化合物的结构及其光敏性能。 采用化学沉淀法合成了层间硝酸根非化学计量的α-Ni（OH）2。采用XRD、FT-IR、UV-vis、TG-DTA-MS、ESR及XPS等表征方法，对α-Ni（OH）2的晶相结构、化学组成及光致变色机理进行了详细研究。研究结果表明，α-Ni（OH）2层板存在两种结构单元：规则的Ni-O八面体结构单元以及层板Ni2+与层间NO3-发生配位而形成的特殊八面体结构单元。该特殊八面体结构单元在紫外光照时发生的Jahn-Teller变形导致了α-Ni（OH）2的光致变色现象。采用量子化学计算方法对α-Ni（OH）2的光致变色现象进行研究，得到与实验基本一致的结论。 基于NiAl-LDHs与α-Ni（OH）2相类似的主客体层状结构，采用共沉淀法合成了层间硝酸根可控的NiAl-NO3-LDHs。采用XRD、FT-IR、UV-vis、TG-DTA-MS、EXAFS、ESR及XPS等表征方法，对NiAl-NO3-LDHs的晶相结构、化学组成及光敏性能进行了系统研究。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 层状材料概述
  • 1.1.1 层状氢氧化镍概述
  • 2的结构及分类'>1.1.1.1 Ni（OH）2的结构及分类
  • 2的应用'>1.1.1.2 Ni（OH）2的应用
  • 1.1.2 水滑石类化合物概述
  • 1.1.2.1 LDHs的结构和组成
  • 1.1.2.2 LDHs的性质
  • 1.1.2.3 LDHs的制备
  • 1.1.2.4 LDHs的研究历史
  • 1.2 计算化学及其在层状材料中的应用
  • 1.2.1 计算化学简介
  • 1.2.2 量子化学计算方法
  • 1.2.3 密度泛函理论（DFT）方法简介
  • 1.2.4 Gaussian程序简介
  • 1.2.5 计算化学在层状材料的应用实例
  • 1.3 光敏材料概述
  • 1.3.1 光致变色定义
  • 1.3.2 光致变色的机理及分类
  • 1.3.3 光致变色材料的应用
  • 1.3.4 光致变色材料的研究历史
  • 1.3.5 层状材料在光致变色方面的研究
  • 1.4 本论文的研究内容及意义
  • 1.4.1 本论文的研究内容
  • 1.4.2 论文选题的目的和意义
  • 参考文献
  • 2的晶相结构及其光敏性能的研究'>第二章 α-Ni（OH）2的晶相结构及其光敏性能的研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 实验原料
  • 2.2.2 合成实验
  • 2的合成'>2.2.2.1 α-Ni（OH）2的合成
  • 2的合成'>2.2.2.2 β-Ni（OH）2的合成
  • 2.2.3 样品表征
  • 2.2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
  • 2.2.3.2 红外光谱（FT-IR）
  • 2.2.3.3 热重—差热—质谱同步分析（TG-DTA-MS）
  • 2.2.3.4 等离子电感耦合元素分析（ICP）
  • 2.2.3.5 C、H、N元素分析
  • 2.2.3.6 紫外—可见光谱（UV-vis）
  • 2.2.3.7 X-射线光电子能谱（XPS）
  • 2.2.3.8 电子自旋顺磁共振（ESR）
  • 2.2.4 光敏性能测试
  • 2.3 结果与讨论
  • 2的晶相结构及组成'>2.3.1 α-Ni（OH）2的晶相结构及组成
  • 2的光致变色现象'>2.3.2 α-Ni（OH）2的光致变色现象
  • 2的光致变色机理研究'>2.3.3 α-Ni（OH）2的光致变色机理研究
  • 2.3.3.1 主客体相互作用的影响
  • 2光致变色的影响'>2.3.3.2 晶化条件对α-Ni（OH）2光致变色的影响
  • 2.3.3.3 XPS表征
  • 2.3.3.4 ESR表征
  • 2的量子化学计算'>2.4 α-Ni（OH）2的量子化学计算
  • 2.4.1 前言
  • 2.4.2 计算模型及方法
  • 2.4.3 结果与讨论
  • 2O）6]2+'>2.4.3.1 [Ni（Ⅱ）（H2O）6]2+
  • 2O）5（NO3）]+'>2.4.3.2 [Ni（Ⅱ）（H2O）5（NO3）]+
  • 2.5 小结
  • 参考文献
  • 3-LDHs的晶相结构及其光敏性能研究'>第三章 NiAl-NO3-LDHs的晶相结构及其光敏性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 实验原料
  • 3.2.2 合成实验
  • 3-LDHs的合成'>3.2.2.1 NiAl-NO3-LDHs的合成
  • 3-LDHs的合成'>3.2.2.2 NiAl-CO3-LDHs的合成
  • 3.2.3 样品表征
  • 3.2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
  • 3.2.3.2 红外光谱（FT-IR）
  • 3.2.3.3 热重—差热—质谱同步分析（TG-DTA-MS）
  • 3.2.3.4 等离子电感耦合元素分析（ICP）
  • 3.2.3.5 C、H、N元素分析
  • 3.2.3.6 紫外—可见光谱（UV-vis）
  • 3.2.3.7 X-射线光电子能谱（XPS）
  • 3.2.3.8 电子自旋顺磁共振（ESR）
  • 3.2.4 光敏性能测试
  • 3.3 结果与讨论
  • 3-LDHs的晶相结构及组成'>3.3.1 NiAl-NO3-LDHs的晶相结构及组成
  • 3-LDHs的光致变色现象'>3.3.2 NiAl-NO3-LDHs的光致变色现象
  • 3-LDHs的光致变色机理研究'>3.3.3 NiAl-NO3-LDHs的光致变色机理研究
  • 3.3.3.1 层板元素的影响
  • 3.3.3.2 主客体相互作用的影响
  • 3.4 小结
  • 参考文献
  • 第四章 其他阴离子插层NiAl-LDHs的晶相结构及其光敏性能研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.2.1 实验原料
  • 4.2.2 合成实验
  • 4.2.2.1 不同取代基苯甲酸及苯磺酸插层NiAl-LDHs的合成
  • 4.2.2.2 2,3／2,5-吡啶二羧酸插层NiAl-LDHs的合成
  • 4.2.2.3 杂多酸插层NiAl-LDHs的合成
  • 4-LDHs的合成'>4.2.3.4 NiAl-SO4-LDHs的合成
  • 4.2.3.5 NiAl-Cl-LDHs的合成
  • 4.2.3 样品表征
  • 4.2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
  • 4.2.3.2 红外光谱（FT-IR）
  • 4.2.3.3 紫外—可见光谱（UV-vis）
  • 4.2.4 光敏性能测试
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 变色但不能复原的体系
  • 4.3.1.1 NiAl-o-CIBC-LDHs的光敏性能研究
  • 4.3.1.2 NiAl-p-NHBH-LDHs的光敏性能研究
  • 4.3.1.3 NiAl-p-NHBC-LDHs的光敏性能研究
  • 4.3.1.4 NiAl-p-NOBC-LDHs的光敏性能研究
  • 4.3.2 不能变色的体系
  • 4.3.2.1 NiAl-2,3-PDC-LDHs和NiAl-2,5-PDC-LDHs的光敏性能研究
  • 4.3.2.2 杂多酸插层NiAl-LDHs的光敏性能研究
  • 4.4 光敏机理初探
  • 4.5 小结
  • 参考文献
  • 第五章 结论
  • 本论文创新点
  • 致谢
  • 作者简历
  • 导师简介

    • 相关论文文献

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