第2章 离子插层复合材料
利用层状化合物材料的片层结构,将插层复合技术用于制备插层复合材料,是当前材料科学领域研究的热点之一。在复合材料的研究中,插层是指利用化学或物理的方法将某些离子、小分子、功能团或大分子插入一些层状化合物的片层空间中。由于层状化合物的片层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有机离子引入层状化合物的片层空间中,形成离子插层复合物。由插层反应形成的无机/有机复合体系由于同时具有无机和有机材料的特性,所以,兼具这两类特性的分子材料在离子插层复合物研究中处于重要地位。研究较多的层状化合物按层间离子种类可分为三类:
(1)阳离子型。如天然矿物蒙脱土(MMT)、绿石和人工合成的四价金属不溶盐。
(2)阴离子型。主要是水滑石类层状材料。
(3)非离子型。云母、石墨等。此类材料的特征结构是,主体层板由无机或有机物质构成,原子间以共价键连接,一般情况下主体层板带有电荷,层间具有与层板电荷相反的离子,其可以是一般概念上的离子,也可以是配合物离子或聚合物离子。柱撑结构超分子材料的结构可调控性,特别是层间物种的多样化,使其正逐渐发展成为一庞大的家族,同时功能性的极大强化和多种功能的组合,使其可作为高性能吸波材料、催化材料、功能性助剂、光电磁性材料等,广泛应用于国民经济多行业,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
2.1阴离子型层状化合物
阴离子型层状化合物即层状主体构架,由带正电的结构单元组成,层问存在可自由移动的阴离子或中性分子,用来补偿电荷平衡。具有代表性的阴离子型层状化合物是水滑石矿物以及类水滑石结构的层状双氢氧化合物。
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