酸性橙Ⅱ水滑石插層結(jié)構(gòu)的實驗與理論研究.pdf

1、本文從實驗表征和理論計算兩個方面研究了酸性橙Ⅱ插層水滑石的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。實驗上通過合成和表征揭示樣品的插層結(jié)構(gòu)、紅外吸收及熱穩(wěn)定性，理論上基于量子化學(xué)的密度泛函理論構(gòu)建酸性橙Ⅱ插層水滑石的主-客體及客-客體相互作用模型，并且提出分子碎片組合計算的策略來研究酸性橙Ⅱ插層水滑石體系的電子結(jié)構(gòu)。 使用共沉淀法制備了酸性橙Ⅱ插層水滑石，其XRD譜圖說明樣品具有水滑石類材料規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)，容納陰離子的層間通道高度約為1.79nm，可見酸性橙

2、Ⅱ陰離子已成功插入層間；紅外光譜表征顯示樣品同時具有酸性橙Ⅱ陰離子及Mg/Al層板的特征吸收峰，進一步確定了插層反應(yīng)的成功；樣品的TG-DTA．曲線顯示出插入層間后酸性橙II陰離子的熱穩(wěn)定性比原先提高了近130 ℃。 使用B3LYP和B3PW9l方法，在LANL,2DZ、6-31G(d，p)及6-311++G(d，p)級別上計算了Mg/Al層板單元、酸性橙Ⅱ陰離子的電子結(jié)構(gòu)，并建模得到酸性橙Ⅱ-Mg/Al層板的主-客體相互作用體

3、系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分析表明在能量及前線分子軌道分布方面都有利于陰離子與層板的相互結(jié)合。結(jié)合酸性橙Ⅱ陰離子的尺寸，可以推測其在水滑石層間為垂直交叉梳狀排列。Ⅱ?qū)娱g客體的相互作用模型化為酸性橙Ⅱ的聚集行為加以研究，為排除靜電斥力等不利因素的影響，在磺酸根部分引入一個質(zhì)子平衡其負電荷。在B3LYP/6-31G(d，p)計算級別上分別優(yōu)化得到一個偶氮式及腙式的平行位移式芳環(huán)堆積二聚體的穩(wěn)定構(gòu)型，它們能很好地反映水滑石層間酸性橙Ⅱ陰離子的聚集狀態(tài)。

4、在酸性橙Ⅱ插層水滑石的主-客體及客-客體作用研究基礎(chǔ)上，提出使用量子化學(xué)方法構(gòu)建復(fù)雜大體系結(jié)構(gòu)模型的分子碎片組合計算策略。將其應(yīng)用于酸性橙Ⅱ插層水滑石中，使用B3LYP/6-31G(d，p)水平上酸性橙Ⅱ-Mg/Al層板和酸性橙Ⅱ二聚體這兩個分子碎片的計算結(jié)果，通過分子碎片之間的緊密聯(lián)系，組合得到酸性橙Ⅱ插層水滑石體系的結(jié)構(gòu)模型，理論上的層間距為2.25～2.26nm，與實驗測定值十分接近。這種分子碎片組合計算策略還可能推廣到其他雙層插