给体—受体共插层类水滑石的合成及光谱性质

论文摘要

本论文以锌铝（Zn-Al-CO3-LDH）、镁铝（Mg-Al-CO3-LDH）水滑石为主体，以具有电子给体和受体性能的香豆素-3-甲酸（3-CCA）和9-蒽甲酸（9-ACA）及4-甲氧基苯乙酸（4-MAA）和2-萘磺酸（2-NSA）两对生色团为客体，系统研究了它们的组装条件、产物结构及其光化学性能。采用共沉淀法合成了主体Zn-Al-CO3-LDH和Mg-Al-CO3-LDH；以乙二醇为分散介质，采用离子交换法组装了层间为3-CCA、9-ACA和4-MAA、2-NSA阴离子插层的LDH。采用XRD、IR、TG-DTA等测试技术对样品进行了结构表征，采用UV-Vis吸收光谱和荧光光谱研究了产物的光谱性质，特别是层间给体-受体间的能量转移，并采用Gaussian-98软件包中ab initio分子轨道法（HF／6-31G）计算了两对给体-受体分子结构和电荷分布，提出了合理的客体分子在主体层间的排列方式，分析了其结构与光化学行为之间的关系。结果表明：通过离子交换有机阴离子可成功取代锌铝、镁铝LDH层间的CO32-离子进入层间，组装得到晶体结构良好的插层LDH。通过控制离子交换的时间、温度、投料比，可制得一系列具有不同摩尔比客体的共插层产物。研究表明，由于给体．受体进入层间，不仅客体与主体层板存在静电力和氢键相互作用，而且在限域空间内存在客体之间的相互作用。此外，研究还发现层间存在给体-受体间的能量转移。因此这是一类具有潜在应用价值的无机-有机超分子复合结构材料，对模拟生物体系中的电子转移反应、发展新型光能储存和转化材料、新型分子器件具有重要现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水滑石类层状化合物概述
• 1.2 LDHs的组成和结构特征
• 1.3 LDHs的主要性质
• 1.4 LDHs的制备方法
• 1.5 LDHs的结构表征方法
• 1.6 LDHs的用途
• 1.7 论文研究的目的和意义
• 1.8 本论文研究内容
• 第二章 香豆素-3-甲酸和9-蒽甲酸插层锌铝水滑石体系
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验主要试剂
• 3-LDH的合成'>2.1.2 Zn-Al-CO₃-LDH的合成
• 2.1.3 单插层产物和共插层产物的制备
• 2.1.4 3-CCA和9-ACA标准曲线的确定及插入量的计算
• 2.2 样品表征
• 2.3 理论研究
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 单插层产物的结构表征
• 2.4.2 3-CCA和9-ACA共插层锌铝 LDH的研究
• 2.4.2.1 反应时间对共插层产物的影响
• 2.4.2.2 反应温度对共插层反应的影响
• 2.4.2.3 客体摩尔比对共插层反应的影响
• 2.4.3 插层产物的光谱特性
• 2.4.4 理论研究
• 2.4.5 小结
• 第三章 4-甲氧基苯乙酸和2-萘磺酸插层镁铝水滑石体系
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验主要试剂
• 3-LDH的合成'>3.1.2 Mg-Al-CO₃-LDH的合成
• 3.1.3 单插层产物和共插层产物的制备
• 3.1.4 4-MAA和2-NSA标准曲线的确定及插入量的计算
• 3.2 样品表征
• 3.3 理论研究
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 单插层产物的结构表征
• 3.4.2 4-MAA和2-NSA共插层镁铝LDH的研究
• 3.4.2.1 反应时间对共插层产物的影响
• 3.4.2.2 反应温度对共插层反应的影响
• 3.4.2.3 客体摩尔比对共插层反应的影响
• 3.4.3 插层产物的光谱特性
• 3.4.4 理论研究
• 3.4.5 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书