無機功能材料因為其特殊的結構和性質受到各界廣泛的關注。無機復合物插層材料是由不同的無機層板及層間客體層層堆積結合形成的獨特的層狀材料,層間客體具有多樣性,因此插層復合物成為很多分子的有效載體。本文圍繞水滑石（LDHs）和蒙脫石（MMT）兩種層狀材料交互插層,層間客體選用兩性離子組氨酸和色氨酸,分別構建了組氨酸和色氨酸插層水滑石-蒙脫石復合物結構模型（His-LDHs-MMT,Trp-LDHs-MMT）,利用量子化學方法研究了復合物的結構穩(wěn)定性以及客體氨基酸與主體層板之間的相互作用。首先根據(jù)水滑石和蒙脫石結構組成的實驗數(shù)據(jù),用計算化學軟件Material Studio 8.0 構建了 His-LDHs-MMT 和 Trp-LDHs-MMT 兩種復合物的結構模型�；诹孔踊瘜W的密度泛函理論,用DMO13模塊的GGA/PW91的DND基組全優(yōu)化了復合物空間結構,比較了不同復合物的系統(tǒng)能量,分別得到了三種His-LDHs-MMT和兩種Trp-LDHs-MMT的穩(wěn)定構型。分析計算結果確定了組氨酸或色氨酸是主要以平躺的形式結合在水滑石和蒙脫石層板之間,與層板存在一定的氫鍵和靜電相互作用。同時,對兩... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｚｎ／Ａｌ水滑石及其層板結構??

蒙脫石（ＭｏｎｔｍｏｒｉＵｏｎｉｔｅ，ＭＭＴ）作為重要的黏土礦物，還是一種顆粒極細的含水??鋁硅酸鹽的層狀礦物材料。ＭＭＴ層板是由中間的Ａ１－０八面體和上下兩層的Ｓｉ－Ｏ四??面體組成［６４＿６８１，其結構類似三明治，如圖１－２所示。在蒙脫石層板中的鋁氧八面體的??一個鋁被二價金屬鎂離子所取代，層板會帶有一個負電荷，所以需要層間陽離子來中??和其電性，因此蒙脫石又屬于典型的陽離子插層材料。蒙脫石材料的層間間距很大，??可調性高，有很好的離子交換性能。根據(jù)蒙脫石的這種特性可以在層間插入許多的陽??離子、有機小分子、有機聚合物等。蒙脫石層間除了插層陽離子，還有大量的水分子，??這些水分子大部分是層間游離的水，而一部分是通過弱相互作用結合在ＭＭＴ層板之??間，與層間正電子基團絡合形成水合物。??ｍ：?；?ｇ?＾?§??▲?丨、?零ｉ』Ｌ?＾??？?？?ｉ?＇？?？?４＾??圖１－２常見的蒙脫石層板結構圖??Ｆｉｇｕｒｅｌ－２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｍｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＭＭＴ?ｌａｍｅｌｌａ??１．３．１蒙脫石插層材料制備??蒙脫石層板的性質有利于制備各種蒙脫石插層材料，由于蒙脫石層間距大，有很??多長鏈的有機陽離子或無機聚合物陽離子均能容易地插層在蒙脫石層板之間。利用離??子交換方法可得到蒙脫石改性材料

３．２組氨酸插層水滑石－蒙脫石（Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ）復合物結構分析??本文構建了?Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ模型，并對其結構進行了模擬，利用量子化學方法，??優(yōu)化得到了三種可能的Ｈｉｓ－ＬＤＨｓ－ＭＭＴ構型（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３），如圖３－１所示；晶胞參??數(shù)和能量如表３－１所示。通過對復合物結構Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３的結構中的鍵長分析得到??以下結果：蒙脫石層板中Ｓｉ－０鍵長約為１．６０－１．６５ｎｍ，Ａ１－０鍵長為１．９７ｎｍ左右，而??Ｍｇ－０鍵長則為２．０７ｎｍ；水滑石層板中的Ｚｎ－０鍵長為２．１１ｎｍ，Ａ１－０鍵長則為１．８９ｎｍ，??與復合插層前ＭＭＴ和ＬＤＨｓ層板的鍵長參數(shù)沒有明顯變化；有相互作用的客體與主??體的Ｈ－０或Ｈ－Ｎ距離在１．７－２．５ｎｍ之間，屬于氫鍵范疇。復合物中主客體之間的結合??方式是以組氨酸的羧基氧與ＬＤＨｓ層板的氫結合；組氨酸的氨基氫原子與ＭＭＴ的氧??結合，且組氨酸羧基與ＬＤＨｓ的均為Ａ１－０－Ｈ的位點結合，組氨酸的氨基正離子吸附??在ＭＭＴ的Ｍｇ離子附近，也證明了羧基陰離子與ＬＤＨｓ正電荷中心結合；氨基正離??子與ＭＭＴ的負電中心結合，中和了彼此的電性。??通過這三種構型能夠看到組氨酸在層間的排布方式：在Ｍｌ、Ｍ２兩種構型中，組??氨酸是以近乎平躺的形式插層在水滑石蒙脫石層間


本文編號：2950748