谷氨酸插层镁铝水滑石微观结构与性能：实验与理论研究.pdf

《谷氨酸插层镁铝水滑石微观结构与性能：实验与理论研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、弟jz奁昂z朋矿物学报Vo1．32．No．22012年6月ACTAMINERALOGICASINICAJune．，2012文章编号：10004734(2012)02-0249-05谷氨酸插层镁铝水滑石微观结构与性能：实验与理论研究杨金田，潘国祥，倪哲明2(1．湖州师范学院化学系，浙江湖州313000；2．浙江工业大学化学工程与材料学院，浙江杭州310032)摘要：采用共沉淀法合成了谷氨酸插层镁铝水滑石(LDHs—Glu)，并使用XRD表征技术以及分子动力学模拟方法对其微观结构与性能进行了研究。结果表明随着LDHs—Glu中水分子数量增加，

2、层间距逐渐增大。XRD表征得到其层间距为1．328rim，与理论模拟得到的当水分子数N=7时的水滑石层间距doo=1．323nITl相近。随着层间水分子数量增加，水合能逐渐增大，最终趋于流体水的特征值(41．8kJ／mo1)。水合过程中，水滑石层板与阴离子间的氢键逐渐减少，而层板与水分子间的氢键逐渐增多，说明水分子与层板间的亲和力更强。实验表征与理论模拟相结合的研究方法，有望成为插层复合材料微观结构研究的重要手段。关键词：水滑石；谷氨酸；分子动力学模拟；水合能；氢键中图分类号：0647．3：P579；X703．5文献标识码：A作者简介：杨

3、金田，男，1955年生，教授；主要研究方向为功能高分子材料、复合材料．E—mail：yjt@hute．zj．cn氨基酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有所发展起来的计算方法，在物理学、材料科学、生重要地位，其参与动物、植物和微生物中的许多重物学和化学等领域得到广泛应用。分子动力学模要化学反应¨引。但因氨基酸药物具有在体内稳拟方法可用于层状粘土材料的模拟研究，在可变定性差、吸收不佳、半衰期短等局限性，所以文献层间条件下，可计算LDHs材料层间客体的排布报道将氨基酸与无机层状材料(如水滑石、蒙方式及取向、吸附、水合膨胀、反应机理、XRD图脱石等

4、)进行插层组装，以提高氨基酸的生物利谱以及热效应等J。用度。谷氨酸作为一种典型的氨基酸分子，将谷本文采用共沉淀法合成了谷氨酸插层镁铝水氨酸(Glu)与水滑石复合后，能使谷氨酸在肠胃滑石，用XRD技术表征了材料的结构，并用分子内缓慢释放，药效持续时间较单独服用时加长数动力学模拟方法研究了谷氨酸／LDHs复合材料的倍，对治疗肝昏迷等病症具有重要意义J。层间结构、水合膨胀及氢键等特性。水滑石(Layereddoublehydroxides，简写为1实验部分LDHs)为典型的阴离子型层状材料，其层板内原子间以共价键连接，层间阴离子以弱化学键与层1

5、．1共沉淀法合成板相连。通过离子交换可在层间嵌入不同的基团，制备得到各种特殊功能的无机一有机复合材取2．131g谷氨酸(简称Glu)和4．702g料。目前，从实验角度精确探求LDHs微观结构NaOH溶于50mL去离子水中，配成溶液A；再取还存在相当大的困难，LDHs单晶合成非常有限，11．108gMg(NO3)2‘6H20和5．510gA1(NO3)3并且很难从实验表征得到层间阴离子的分布及水·9H0溶于50mL去离子水中，配成溶液B。强分子的信息。烈搅拌下，将溶液A和溶液B同时滴人装有去离分子动力学模拟(MD)是根据牛顿力学原理子水的烧

6、杯中，pH值保持在9—10之间。滴加完之后，继续搅拌并将体系在65℃反应24h。产物收稿日期：2011-07．30经过滤、洗涤后，在65℃下干燥、研磨、称重，得样基金项目：浙江省自然科学基金项目(批准号：Y4080421)；浙江省品LDHs—Glu(co)。高校优秀青年教师资助计划(2010)第2期杨金田等：谷氨酸插层镁铝水滑石微观结构与性能：实验与理论研究251时，可以很明显地看出在靠近水滑石层板的水分这一推测的结构模型，我们与分子动力学模拟结子形成层状排列状态，且水分子的氧原子朝向层果进行对照。当Nw=7时，谷氨酸插层水滑石的板，与层

7、板羟基形成氢键。层间距为doo3=1．323rim，与LDHs—Glu(CO)层间距XRD测定值1．328rim相接近。2．2结构参数水滑石晶胞参数。、层间距d。。，与层间水分子含量变化的关系如图3所示。可以看出，水分子对层板晶胞参数0影响不大，基本维持在0．264～0．269nm，而对层间距d0o3影响较大。当Nw≤7时，层间距的变化缓慢，基本保持在1．266～1．323nm；当Ⅳ>9时，随着引入的水分子数增多，层间距逐渐增大，基本呈线性变化。我们采用线性方程进行拟合，得到方程：=0．0596N+0l02030405O6o700．892

8、9(9<≤105，R=0．9997)。在水合程20／(。)度较小时，水分子有部分填充于层间阴离子间的图4LDHs—Glu(co)的XRD图谱空隙中，所以对层间距影响相对较小。随着水合Fig．4