层状硅酸盐材料的多核固体NMR研究

论文摘要

本论文首先对固体核磁共振（NMR）技术及其在层状硅酸盐材料研究中的应用做了综合性的介绍,然后利用多核固体NMR技术对两种层状硅酸盐材料的不同性质进行了研究,即有机柱撑蒙脱石中有机阳离子的排列、构型和运动特点,以及层状二硅酸钠SKS-6的钙离子脱除机理。在有机柱撑蒙脱石的研究中利用13C单脉冲、1H-13C交叉极化动力学（CP dynamic）和1H-13C两维宽线（2D WISE）NMR实验研究了不同柱撑试剂浓度下十二烷基三甲基铵阳离子（DDTMA+）柱撑蒙脱石中DDTMA+阳离子的排列、构型和运动,发现在研究的三个浓度体系中柱撑试剂浓度对DDTMA+在蒙脱石层间的排列和运动性有显著影响,而对烷烃链的构型则影响较小。同一浓度下DDTMA+的不同基团,以及同一基团在不同浓度下的运动性都有显著的不同。在SKS-6的钙离子脱除机理研究中,首先利用1H、29Si、23Na多核固体NMR以及X射线衍射（XRD）技术研究了SKS-6与不同浓度氯化钙溶液反应的产物,揭示了SKS-6是通过离子置换来脱除水中的钙离子,具体过程是Ca2+代替Na+与SKS-6中的硅氧四面体结合,使得硅氧四面体层发生扭曲,骨架有序度降低。虽然反应后产物的有序度遭到一定程度的破坏,但是骨架仍然具有层状结构。钙离子取代钠离子这一过程受另一反应,即H+置换Na+形成类似于kanemite相的反应的竞争,此外还受到钙离子浓度的显著影响。增加钙离子浓度促进了钙离子对钠离子的取代,但是阻碍了Na+被H+的置换。通过利用多核固体NMR研究SKS-6与同一浓度氯化钙溶液反应不同时间的

论文目录

• 第一章 固体NMR 技术及其在层状硅酸盐研究中的应用
• 1.1 固体NMR 基础
• 1.2 固体NMR 技术
• 1.2.1 提高分辨率
• 1.2.2 提高灵敏度
• 1.3 固体NMR 在层状硅酸盐材料研究中的应用
• 1.3.1 层状硅酸盐的骨架结构研究
• 1.3.2 层状硅酸盐层间域的化学环境研究
• 1.3.3 层状硅酸盐的改性、转化过程和机理研究
• 1.3.4 有机、无机柱撑/插层的层状硅酸盐
• 1.4 本文的研究思路
• 参考文献
• 第二章 利用固体NMR研究不同柱撑试剂浓度下有机柱撑蒙脱石中有机物的排列、构型和运动性
• 2.1 引言
• 2.2 实验内容
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 X 射线衍射
• 13C MAS NMR'>2.3.2¹³C MAS NMR
• 13C T₁，T_CH测量'>2.3.3¹³C T₁，T_CH测量
• 2.3.4 2D WISE NMR
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 固体NMR 探测SKS-6 的钙离子脱除机理：SKS-6 与不同浓度氯化钙溶液的反应
• 3.1 引言
• 3.2 实验内容
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 X 射线衍射
• 1H NMR'>3.3.2¹H NMR
• 29Si NMR'>3.3.3²⁹Si NMR
• 23Na NMR'>3.3.4²³Na NMR
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 固体NMR 探测SKS-6 的钙离子脱除机理：SKS-6 与同一浓度氯化钙溶液反应不同时间
• 4.1 引言
• 4.2 实验内容
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 X 射线衍射
• 1H NMR'>4.3.2¹H NMR
• 29Si NMR'>4.3.3²⁹Si NMR
• 23Na NMR'>4.3.4²³Na NMR
• 4.4 小结
• 参考文献
• 附录：攻读博士期间发表的学术论文
• 致谢