超薄二維納米材料是一種新型的納米材料,由于其獨特的結構特征及相關物理化學性質,使得其在電子/光電器件、催化反應、能量儲存和轉換、傳感器和生物醫(yī)學等方面具有十分廣泛的應用前景。類水滑石（LDHs）是由金屬氫氧化物作層板,層間為陰離子,通過靜電作用力、氫鍵以及范德華力結合的層狀化合物。通過剝離LDHs獲得超薄二維納米材料,常規(guī)方法中剝離LDHs步驟繁瑣,且需要使用有機溶劑。開發(fā)環(huán)境友好,過程簡便的LDHs剝離方法是超薄二維納米材料研究的重要方向之一。本文基于超臨界流體的特殊物理化學性質,研究了利用超臨界乙醇剝離LDHs的過程,并提出剝離機理。本文主要的研究內容及結論如下:（1）利用尿素為碳源水熱法合成了碳酸根插層的MgAl類水滑石,用離子交換的方法,將十二烷基硫酸根離子替換了層間碳酸根離子,擴大了層板間距,削弱了層板之間的靜電作用力。（2）利用超臨界乙醇對插層后的LDHs進行剝離,并確定剝離率的測定方法。XRD、FT-IR及丁達爾效應證實了剝離的成功,TEM和AFM觀察到剝離后的LDHs納米片,水平尺寸在2μm左右,厚度在4nm左右。（3）研究了 LDHs層板組成對剝離率的影響規(guī)律。當LD... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．３表面活性劑插層的水滑石的ＴＥＭ圖

粦水＿轉臨齡醇中．的麵??動造成的［８１１同肘，我們也可以在ＴＥＭ？中直接觀察到ＬＤＨｓ的形貌，圖２．３?（ａ）??和圖２．３?（ｂ）表錄Ｂ經插眉的ＭｇＡｌ－ＤＳＬＤＨｓ的ＴＥＭ圖。結果表明，簡單處理．后的??ＬＤＨｓ層狀結構為規(guī)則六邊形，橫向尺寸約為２．４ｐｍ。??圖２．１?（ｄ）所示的為利用超臨界乙醇剝離后的ＭｇＡｌ－ＤＳＬＤＨｓ的ＸＲＤ譜麗。從??圖中可以觀察到，樣品的特征衍射峰消失，．．１在２０＝３０°左右有較寬泛的衍射峰，表??明成功剝離了?ＬＤＨｓ，在２０＝６０°在右也有峰出現，表明剝離后的ＬＤＨｓ仍然具有層??板結構＿。綜上所述，我們利用超臨界乙醇成功剝離了?ＬＤＨｓ，并Ｍ獲得了磊形較好??的納米片。??圖２．４剝離后ＬＤＨｓ的丁達爾效應。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?Ｔｙｎｄａｌｌ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ＬＤＨｓ?ａｆｔｅｒ?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｎｇ．??如ＦＴＩＲ圈２．２?（ｄ）所示。代表烷基鏈的所有峰消失，這是由于剝離后的ＬＤＨｓ??經過過濾和洗滌，大部分■＋＝貌基硫酸鈉溶解在無水己醇中被洗掉，一些與層板相連??的十二領基硫酸鈉被水解，Ｕｍｃｍ－１的峰代表十二焼棊硫酸鈉水解啟的Ｓ〇４２－的峰。??從圖２．３?（ｃ）和圖２．３?（ｄ）可以看出，剝離后的超薄納米片的橫向尺寸約為１．２ｐｍ，??＿時也有少部分大寧２ｐｍ的薄片。虛弱但是均勻的圖像表明得到的納米薄片＿常薄，??而：且厚度均勻。大多數薄片形狀為規(guī)則的六邊形，這表明此方法不會破壞ＬＤＨｓ薄??片的結構。同時，我們將其溶于盛有無水乙醇的燒杯中，發(fā)現它可以產生如圖２．４所??承的丁達爾現象。圖２．５表示的是剝離后的ＬＤＨｓ的原子力顯微鏡（ＡＦＭ＞下的圖??像

第＝章利用超臨：界＆醇辦離予鷺換后的ＬＤＨｓ進行剩離??可以看到納米片的堆疊。??ｔｆＨ??０．０?ｌ：Ｈｅｉｇｈｔ?２０．０＾ｔｍ??Ｊ．ｉ＆ｈ?ｒ＾??－Ｉ?ｌｌｗｗｉ??０?１?２?３?４?５??Ｄｉｓｔａｎｃｅ（＾ｍ）??圖２．５剝離后ＬＤＨ的ＡＦＭ圖，包括輕敲模式圖、三維結構圖和高度剖面圖。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．５?Ｔｈｅ?ＡＦＭ?ｔａｐｐｉｎｇ?ｍｏｄｅ?ｉｍａｇｅ，?３Ｄ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?ｈｅｉｇｈｔ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｅｘｆｏｌｉａｔｅｄ?ＬＤＨｓ．??根據ＬＤＨｓ剝離過程繪制出的剝離機理圖如圖２．６所示＊層間離子由碳酸根離予｜??依次被乙酸根離子和十＝１烷棊硫酸根離子交換，十Ｚ：烷棊硫酸根離子進入層間后，層??間距被撐大，有利于超臨界狀態(tài)下的乙醇分子進入，通過乙醇分子在超臨界狀態(tài)和常??規(guī)狀態(tài)下的轉換，從而實現了?ＬＤＨｓ的剝離。??Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ??Ａｃｅｔｉｃ?ａｃｉｄ?ＳＤＳ??Ｍ—?ＭｇＡｌ－ＡｃＬＤＨ??Ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ??ＭｇＡｌ－ＤＳ?ＬＤＨ?ＭｇＡｌ－ＤＳＬＤＨ??＿?＿?＾?ｉｎ?ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ?ｅｔｈａｎｏｌ??９?＊?Ｎａ??〇＝ｓ＝〇?ｘ??Ｅｔｈａｎｅ，?ｍｏｌｅｃｕｌｅ??Ｓｏｄｉｕｍ?ｄｏｄｅｃｙｌ?ｓｕｌｔａｔｅ??圖２．６?ＬＤＨｓ剝離機理圖。??Ｆｉｇｕｒｅ２．６?Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬＤＨｓ．??１９??

【參考文獻】：
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本文編號：3571402