環(huán)糊精插層水滑石的組裝及其包合性能研究.pdf

1、本論文依據(jù)插層組裝理論，以層狀雙氫氧化物（Layered double hydroxides，LDHs）為主體，羧甲基β-環(huán)糊精（CMCD）為客體，分別采用離子交換法和原位生長法制備了環(huán)糊精插層水滑石（CMCD-LDH）的粉體和薄膜。系統(tǒng)而深入地研究了CMCD-LDH粉體及薄膜材料對外消旋苯基乙二醇（PED）的手性拆分性能，及其包合十二烷基苯（DDB）的性能。揭示了CMCD-LDH材料的手性拆分機理以及LDH層板和CMCD的雙重限域效應(yīng)

2、對包合客體分子光學(xué)性質(zhì)的影響，并探討了此類插層材料在手性拆分、吸附中性客體分子、光學(xué)增效等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。 利用LDHs層間陰離子的可交換性將CMCD插入LDH層間，制備了CMCD-LDH粉體。采用XRD、FT-IR、ICP、TG-DTA等手段對該插層產(chǎn)物進行了表征，得到其超分子結(jié)構(gòu)模型。發(fā)現(xiàn)CMCD采取軸線垂直層板的單層定位方式排列于主體層板間，主-客體間存在靜電及氫鍵相互作用。采用手性高效液相色譜等手段研究了CMCD-L

3、DH對外消旋PED的手性吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)層間的CMCD空腔和LDH外表面分別對外消旋PED產(chǎn)生選擇性和非選擇性吸附，并分別采用Langmuir-Freundlich和Freundlich等溫線模型描述了這兩種吸附過程。針對CMCD-LDH對PED的吸附過程，對平行擴散模型進行了修正，修正后的模型很好地描述了全部吸附過程。 采用本實驗室提出的原位生長技術(shù)制備了LDH層板垂直于基底排列的CMCD-LDH膜，并采用XRD、FT-IR

4、和SEM對膜的結(jié)構(gòu)、組成和表面形貌進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)該薄膜材料對外消旋PED具有手性選擇性吸附的能力，LDH薄膜材料的層間CMCD空腔和外表面分別發(fā)生選擇性和非選擇性吸附。分別采用Langmuir-Freundlich和Freundlich等溫線模型描述了這兩種吸附過程。針對CMCD-LDH膜對PED的吸附，發(fā)現(xiàn)膜擴散模型很好地擬合了該過程，進一步計算得到不同溫度下的表觀擴散系數(shù)。對比CMCD-LDH粉體和薄膜的手性吸附特性，發(fā)現(xiàn)薄膜

5、材料不僅具有更高的手性選擇吸附，而且具有易分離、易回收、流失少等優(yōu)點。因此，CMCD-LDH薄膜材料在拆分宏量手性醇領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。 研究發(fā)現(xiàn)在組裝得到的CMCD-LDH材料中，CMCD納米級空腔的上下開口被LDH層板所遮蔽形成了封閉的納米籠。該籠可通過LDH的溶脹/干燥過程實現(xiàn)可控開關(guān)。選取DDB作為客體分子，研究了該納米籠對中性分子的包合性質(zhì)。分別提出了“先插層后包合”和“先包合后插層”的方法，并制備了CMCD-LD

6、H包合DDB的粉體；提出以溶劑蒸發(fā)法制備CMCD-LDH包合DDB的薄膜，并用XRD、FT-IR、ICP、TG-MS、SEM等手段對包合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、組成、熱分解行為及表面形貌進行了研究。進一步的研究證實LDH層板和層間CMCD的空腔對DDB光學(xué)性質(zhì)存在雙重限域效應(yīng)。與未插層CMCD空腔的限域效應(yīng)相比，發(fā)現(xiàn)CMCD-LDH的雙重限域效應(yīng)能夠更加明顯地限制客體分子的運動，從而導(dǎo)致DDB的熒光光譜發(fā)生藍(lán)移，熒光壽命增長。 綜上所述，本