《超分子結構多客體插層體系的構築及梯度顯色性能研究》是依託北京化工大學，由唐平貴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超分子結構多客體插層體系的構築及梯度顯色性能研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐平貴
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）結構記憶體在多種元素、多種鍵型和多種化學相互作用，是典型的超分子結構材料。因LDHs層板組成、層間客體種類和數量可調控，這類材料擁有極大的結構設計空間。本項目利用LDHs的可插層組裝性，將顯色陰離子和無色有機陰離子共同引入LDHs層間，以期製備出色彩鮮艷、具有梯度顯色的超分子插層結構材料，豐富顯色材料的品種。利用LDHs層間陰離子種類和數量的可調控性，向層間引入無色陰離子，調控顯色陰離子在LDHs層間的分布狀態，實現對單色插層結構材料顯色性能的調控；根據色度學原理，向層間引入第二組分顯色陰離子，使兩種顯色陰離子在LDHs層間以分子水平均勻分散，通過調變它們的比值來調控材料的顯色性能；將具有可變價態的金屬離子引入LDHs層板，將光敏染料陰離子引入層間，構築具有主-客體電子轉移特性的體系，通過調控電子轉移調節材料的顯色性能，使其顏色呈現梯度變化。
結題摘要
水滑石類化合物（LDH）是一類層狀陰離子型黏土，主體層板上的原子以共價鍵相結合，主體層板與層間客體間存在范德華力、靜電、氫鍵等多種作用力，同時層間客體間存在較弱的分子間作用力，主體層板和層間客體呈高度有序交替排列，具有典型的超分子結構特徵。LDH類材料特殊的結構和組成使其兼具LDH主體層板和層間客體的雙重性質，並且二者還可產生協同作用，賦予此類材料更優異的性能，極大地擴展了其套用領域。本項目以多客體超分子插層結構梯度顯色材料為目標，基於LDH的可插層組裝性，開展了多客體插層LDH的構築及性能研究，取得如下研究成果： （1）構築了系列晶體結構規整、晶相單一的酸性紅337與BP-4共插層LDH、酸性藍129與水楊酸共插層LDH、酸性黃11與紫外吸收劑共插層LDH、酸性藍25與酸性黃25共插層LDH、酸性紅6與酸性藍25共插層LDH和酸性綠25與酸性黃25共插層LDH等新型多客體超分子插層結構梯度顯色材料，獲得了多客體共插層LDH的組裝規律。 （2）採用XRD、SEM、FT-IR、UV-vis、元素分析等表征方法對新型多客體超分子插層結構梯度顯色材料的晶相結構、晶體形貌、化學組成、主客體相互作用、客客體相互作用及層間客體分子的排列進行研究，發現層間客體比例可在較大範圍內調變、LDH主體層板與層間客體存在主客體相互作用，客體與客體間存在客客體相互作用且對客體在層間的排列有顯著的影響。 （3）研究表明新型多客體超分子插層結構梯度顯色材料的顏色隨層間客體摩爾比變化呈現出明顯的梯度變化，染料與紫外吸收劑共插層LDH的顏色隨染料摩爾含量增大而變深，雙染料共插層LDH的顏色明顯異於單染料插層LDH，產生了新的色系，其變化符合色度學原理。由於存在主客體、客客體相互作用，層間染料的顯色性能與染料單體存在明顯差異。此外，主客體相互作用顯著提高了層間染料客體的熱分解溫度，增強了染料的熱穩定性；在LDHs層板和有機紫外吸收劑的雙重保護下，染料分子的光氧化降解過程受到了明顯抑制，染料分子的光穩定性能得到顯著提高。 項目研究豐富了超分子插層結構功能材料品種，獲得了一些有價值的規律，為新型多功能插層材料的構築提供了新思路。項目執行期間，在國際知名期刊上發表論文3篇，投稿2篇；申請國家發明專利7項，其中4項獲國家發明專利授權。
