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甜菜碱
插层水
滑石
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甜菜碱插层水滑石及其性能研究,甜菜碱,插层水,滑石,及其,性能,机能,研究,钻研
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开题报告 题目： 甜菜碱插层水滑石的制备及性能研究 1、背景及意义 层状双金属氢氧化物（ 水滑石（ T）和类水滑石化合物（ 统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料（ 1842 年 十世纪初人们由于发现了 氢加成反应具有催化作用而开始对其结构 进行研究； 1969 年 人通过测定 晶结构，首次确认了 层状结构；二十世纪九十年代以后，随着现代分析技术和测试手段的广泛应用，人们对 构和性能的研究不断深化。 水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。水滑石类化合物 (是一类具有层状结构的新型无机功能材料 ， 主体 层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。一般来讲，只要金属阳离子具有适宜的离子半径（与 离子半径 差不大）和电荷数，均可形成 板。 其化学组成可以表示为 M( )1 )x ( x + (x/n 其中 M( )为， ， ， ， 二价金属阳离子 ;M( )为 ， 等三价金属阳离子 ; 如 2 则层间无机阴离子不同， 层间距不同。 当 x 值在 间 ， 即 M（） /M（）摩尔比介于 2 4 之间时能得到结构完整的 。在 体结构中 ， 由于受晶格能最低效应及其晶格定位效应的影响 ， 使得金属离子在层板上以一定方式均匀分布 ， 即在层板上每一个微小的结构单元中 ， 其化学组成不变。 利用层状化合物独特的片层结构，将插层复合技术应用于插层复合材料中，是当前材料科学 领域研究的热点之一。在复合材料的研究当中，插层的概念是指利用化学或者物理的方法将某些离子、小分子、官能团或大分子插入到一些层状化合物的片层中间。由于层状化合物的片层结构空间中存在着大量的可交换离子，因此可通过离子交换的方法将无机离子或者是有机离子引入层状化合物的片层空间中，所形成的就是离子插层复合材料。由插层反应所形成的有机 于其同时具有有机材料和无机材料的特性，所以在离子插层复合材料研究中处于重要的地位 3。目前研究较多的层状化合物按照层间离子的种类可大致分为三类： 1、阳离子型：主要是 天然的矿物蒙脱石、绿石和人工合成的金属不溶盐。 2、阴离子型：主要是水滑石类的层状材料，如镁铝水滑石、锌铝水滑石等。 3、非离子型：主要是石墨、云母等。 此三类材料的特征结构一般是主体层板由无机或者有机物构成，而原子之间则以共价键连接，通常情况下主体层板带有一定的电荷，层间却具有与层板电荷相反的离子，它可以是一般概念上的离子也可以是聚合物离子、配合物离子等。柱撑结构超分子材料其结构具有可调控性能，尤其是层间物种的多样化逐渐使其发展成为一个庞大的家族。同时其功能性的强化和多功能性的组合使其可成为高性能的催化材 料、吸波材料、光电磁材料、功能性助剂、缓释材料等，广泛应用与国民经济的各个行业，在国民经济中起着越来越重要的作用 2。 将功能型阴离子插层到 可以优化 性能，制备出很多奇异的多功能型材料，其应用领域广泛。 (1)医药方面的应用 将药物分子插入 中可以形成药物 米杂化物，由于药物分子与 之间存在氢键、静电作用以及空间位阻效应等，因此， 用作药物缓释剂，实现药物分子的有效控制与释放 4，提高药物的稳定性与有效利用率。彭霞辉 等 5通过共沉淀法 制备了萘普生药物插层的 模拟肠液（ 缓冲溶液）的条件下测定， 内的萘普生药物释放速度降低，具有缓释的作用，并且插层后的萘普生热稳定性提高。将大黄素药物分子插入 中得到大黄素米杂化物 6，它不仅可以保持大黄素原有的分子结构与药性还可以有效的控制大黄素的释放速率，减小了大黄素的毒副作用。 (2)功能材料方面的应用 利用乙烯 行熔融接枝然后与高密度聚乙烯共混挤出制备纳米复合材料 7，结果表明， 加了材料的电导率、光学透明性和拉伸强度等。另外，将 加到 可以减缓 紫外线照射而降解的能力8， 可以制备出高性能的 料门窗及农用薄膜。另外，研究表明 9，在 添加少量的 可以起到明显的阻燃抑烟的效果，提高体系热变形温度并且不会影响到 力学性质。利用改良后的 聚丙烯通过熔融插层法制备 P 复合材料 10，明显提高了复合材料的阻燃性能。 (3)催化方面的应用 催化方面也有相应的应用。首 先， 身同时具有酸碱性，并且其酸碱性可以通过改变 中的化学组分来进行调节，因此其可作为一种酸碱催化剂；其次，焙烧后的 具有高比表面积的金属氧化物颗粒，具有很高的活性及水热稳定性，因此其又可作为催化剂的载体。研究发现， 以很好的固定化金属卟啉等有机阴离子 14，形成多相催化剂，从而提高了催化剂的使用寿命与催化剂的活性，而且实现了催化剂的再循环。王丽娜等 15将低过饱和共析沉淀法制备的用于尿素与丙二醇生成碳酸丙烯酯的反应中，研究表明，尿素转化率 可 达 100%，碳酸丙烯酯的产率达 90%。 2、本课题主要研究内容及研究方案 要研究内容 由于水滑石的层板是带有正电荷的，为使这一晶体结构呈电中性，层间必须引入带有相反电荷的阴离子与之平衡，但并不是所有的阴离子均可以插层到水滑石的层间，水滑石的层板具有一定识别层间客体的能力。通常情况下能够插层到水滑石层间的阴离子要具有一定的电荷密度，并且体积适中。主要常见的可插层水滑石层间的阴离子有有机、无机、生物分子、同多及杂多酸阴离子等。一般电荷密度越大越容易插层到水滑石的层间，如果电荷密度相同则直径越小越容易插 层。 本文采用的是甜菜碱（三甲基甘氨酸），是一类季胺型生物碱，为无色或微棕色结晶的化合物，味甘甜，具有较好的稳定性和强抗氧化能力。可以抗肿瘤，降血压，抗消化性溃疡及胃肠功能障碍，治疗肝脏疾病。作为饲料添加剂具有提供甲基供体功能，可节省部分蛋氨酸。具有调节体内渗透压，缓和应激，促进脂肪代谢和蛋白质合成，提高瘦肉率的功能，并能增强抗球虫药的疗效。在水产动物饲料中用作诱食剂。 究方案 本文采用低饱和共沉淀法先合成水滑石。按照一定的比例，将金属硝酸盐溶液配成一定浓度的混合盐溶液（ 将 照一定比例的配成混合碱溶液（ 在大烧杯中预先装入一定量的蒸馏水，加热至一定的温度，将 一定的滴速同时滴入大烧杯中，维持反应体系的 一恒定值，剧烈搅拌。滴定完毕后，继续搅拌陈化，然后经过滤、洗涤、烘干得产物， 利用 描电镜、透射电镜等方法分析水滑石结构和形貌。再利用离子交换的方法将甜菜碱插层于水滑石中。最后，对甜菜碱分子在水滑石层间排列情况三维模型、热稳定性、药物缓释性能进行分析研究。 3、本课题研究的重点及难点 1、研究重点 水滑石的制备及将甜菜碱 插层于水滑石中。 2、研究难点 在制备水滑石时 调节，及在插层组装过程中 晶化时间、温度及晶化过程的控制。 3、前期已经展开的工作 查阅大量与课题有关文献，了解插层水滑石的制备方法、合成路线及其应用。设计研究方案。 4、 完成本课题的工作方案及进度计划 第 1周 完成毕业设计前期准备工作； 第 2周 周 参加开题报告会，确定论文题目； 第 4周 周 水滑石的制备，用红外分析水滑石； 第 7周 完成中期报告，参 加中期答辩； 第 8周 2周 甜菜碱插层水滑石的制备，利用 石间； 第 13周 撰写论文完成论文初稿； 第 14 周 5 周 修改论文初稿，并最终完成定稿；进行论文答辩。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 1 J991,2 (11):173 2 张玉清插层复合材料 M北京 :科学出版社 ,2008 3 张贺 . 新型类水滑石及其插层化合物的合成及其性质研究 M. 吉林 :吉林大学 , 2007. 4 , G,et as a in of . 2004,27(31995 彭霞辉 ,黄可龙 ,焦飞鹏 ,等 萘普生的插层和缓释 J功能材料 ,2007,3(37):4156 戴肖南 ,王其鹏 ,朱正 ,等 . 大黄素 /米杂化物的制备及缓释性能的研究J. 山东大学学报 :工学版， 2012， 42(1):1277 王洪莲 ,秦军 ,谢普 ,等 . 融接枝 充 备纳米复合材料 J2011,40(4):318 刘军 ,陈光明 ,杨继平 . 聚氯乙烯 /层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展 J2008(4):19 郑秀婷 ,吴大鸣 ,刘颖 ,等 . 纳米双羟基复合金属氧化物 (聚氯乙烯 (燃抑烟研究 J2004,33(3):6210 张宇 ,陈春霞 ,许茸 ,等 . P 复合材料的制备及性能研究 J2011,39(1):7411 , J,et
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