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晶体化学第二定律研究水滑石热稳定性与离子交换性能

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【作者】 潘国祥钱萍萍曹枫倪哲明

【Author】 PAN Guo-xiang1,QIAN Ping-ping2,CAO Feng1,NI Zhe-ming2(1.Department of Materials Chemistry,Huzhou Teachers College,Huzhou,313000,China;2.College of Chemical Engineering and Materials Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou,310032,China)

【机构】 湖州师范学院材料化学系浙江工业大学化学工程与材料学院

【摘要】 水滑石层间阴离子热稳定性、离子交换性能等物化性质与LDHs材料主客体间以静电作用为主的超分子作用密切相关,但LDHs材料的晶格能计算目前仍相当困难。本文以层间阴离子作为负电荷基团、对应等电量氢氧化物层板作为正电荷基团,构建水滑石(LDHs)主客体静电作用模型。采用晶体化学第二定律,对LDHs材料晶格能进行理论计算,并与层间阴离子交换性能以及热稳定性等物化性质进行了比较。研究结果表明:改变层间阴离子种类,晶格能大小次序为Mg3Al-F-LDHs>Mg3Al-OH-LDHs>Mg3Al-Cl-LDHs>Mg3Al-Br-LDHs>Mg3Al-I-LDH,Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CrO4-LDHs>Mg3Al-SO4-LDHs>Mg3Al-NO3-LDHs,与文献报道的LDHs层间阴离子交换性能相一致。改变层板金属离子比例,计算得到晶格能大小顺序为Mg2Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CO3-LDHs>Mg4Al-CO3-LDHs,与层间碳酸根热稳定性相一致。改变层板金属离子种类,预测得到层间碳酸根热稳定顺序为:Mg3Al-CO3-LDHs>Cu3Al-CO3-LDHs>Ni3Al-CO3-LDHs>Zn3Al-CO3-LDHs-Co3Al-CO3-LDHs>Fe3Al-CO3-LDHs>Mn3Al-CO3-LDHs>Cd3Al-CO3-LDHs>Ca3Al-CO3-LDHs;Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Ni-CO3-LDHs-Mg3Co-CO3-LDHs-Mg3Fe-CO3-LDHs>Mg3Cr-CO3-LDHs。本文中对于LDHs材料晶格能的计算,为其热稳定性与离子交换性能的预测提供了理论依据。此外,LDHs材料的静电作用模型构建方法,对于其他层状主客体材料晶格能计算也有较高的参考价值。

【关键词】 水滑石晶格能晶体化学第二定律
【基金】 浙江省高校优秀青年教师资助计划(2010);浙江省自然科学基金项目(资助号:Y4110641)
  • 【DOI】10.16461/j.cnki.1000-4734.2013.01.001
  • 【分类号】O611.3
  • 【被引频次】8
  • 【下载频次】295
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