本论文针对传统制备水滑石类化合物采用的共沉淀方式存在的缺点，率先突破了本室提出的成核／晶化隔离技术，系统研究了制备条件及其影响因素，研究了产物的一系列性质，并在实验的基础上，运用量子化学计算手段揭示了结构与性能的关系。 一．成核／晶化隔离方式制备水滑石类化合物 本论文针对传统制备水滑石类化合物采用的共沉淀法存在的缺点，即整个制备过程是成核与晶化同时发生，导致最终产物粒径分布较宽，具有非均匀性，且在操作上难以控制和耗时长，因此率先实践了成核／晶化隔离的方式，创制了一种特殊反应器，能在相同的过饱和度的条件下，瞬间完成共沉淀过程，然后在可控温度、时间下晶化，得到不同纳米尺寸且粒径窄分布的产物，同时大大缩短了制备时间。 二．纳米Mg-Al-CO₃与Zn-Al-CO₃水滑石系列物理化学性质 1．由成核／晶化隔离法制备的Mg-Al-CO₃水滑石产物粒子尺寸为纳米级，因此浆液为胶体分散系统。该类正电性溶胶近些年在钻井业中的应用效果得到了极大的肯定。为此考察了Mg-Al-CO₃水滑石类材料晶体结构完整性、含固量与其水分散体系稳定性的关系及结构与其水分散体系流变性的关系。 2．由于水滑石特殊的结构而赋予其多样化的物理化学性质，被广泛应用于橡胶、塑料、涂料及化妆品等领域中。无机纳米材料中粒 北京化工大学博士研究生学便论文子易聚集及作为添加剂需改性等是实际应用中必须解决的关键问题。针对目前传统的干法表面改性存在的操作过程复杂，处理不易均匀，改性过程粉尘大，引起环境污染等问题，提出了湿法改性的表面处理方式，此种表面处理方法可方便地将制备与改性溶为一体，克服了制备纳米材料中粒子聚集问题及干法改性过程中的诸多弊端。选用的改性剂硬脂酸、钦酸酷偶联剂对应用于橡胶、塑料、涂料及化妆品等具有优异的改性效果。 3.设计组装各种无机一有机杂化的功能材料是近年来国内外发展的前沿科学，粘土类无机层状材料是实现设计组装无机一有机杂化的重要材料，因此是人们研究的热点。为此研究了层状的Mg一Al一CO3与zn一Al一CO3水滑石两者的结构热稳定性，实验探讨了层板结构及层间阴离子的相互作用。同时研究了影响水滑石结构特有的“记忆效应”的因素，为实现组装无机一有机杂化材料奠定理论基础。 4.纳米材料由于其特有的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，在催化材料、非线性光学材料、光电化学材料等方面展现出广阔的应用前景。前期的研究表明水滑石类化合物为前体锻烧得到的锌铝复合氧化物具有紫外吸收性能。因此对制备的纳米锌铝复合氧化物，系统研究了Z可Al摩尔比、锌铝复合氧化物前体的晶体结构完整性、锻烧温度及升温速率对纳米锌铝复合氧化物紫外吸收性能的影响。 5.在此基础上，考虑其结构具有特殊的优势，提出了利用其结构“记忆效应”，设计一类具有加强紫外阻隔或选择性紫外阻隔性能 北京化工大掌俘士研究生学徒论文的无机一有机杂化的材料。该类材料将不仅具有紫外吸收作用，而且具有紫外屏蔽作用，同时还可达到选择性紫外阻隔。由此设计所得接枝产物均在不同紫外波长下具有显著紫外吸收作用。 6.利用水滑石的“记忆效应”可实现不同阴离子的插层，同时研究又表明Mg一Al一CO3与zn一Al一CO3水滑石两者结构热稳定性存在的差异，因此设想利用水滑石的“记忆效应”实现不同阴离子的插层过程中两者将表现出差异，为此研究了两者插层过程的行为，进一步证实了层板组成不同而引起的性质变化，同时实验发现并证实了水滑石的插层过程具有选择性。三.理论研究 1.量子化学方法是从微观角度研究其结构与性能的内在联系的重要手段之一，在上述实验的基础上，本论文采用了量子化学计算方法对实验中提出的问题进行了理论研究。首先采用Ul^开/3一21G法，对十几种不同组成的类水滑石的层板结构进行了理论研究，探讨了其组成、结构与性能之间的关系。 2.此外采用半经验法（EHMO法）对镁铝水滑石层板与层间不同阴离子的相互作用进行了理论研究，计算了不同层间阴离子形成稳定层状结构时的能量变化、成键状况及电子转移情况，从理论上揭示了层板与层间阴离子相互作用的本质。 3.实验可知纳米锌铝复合氧化物具有良好的紫外吸收性能，本论文采用量子化学从头算法（HF/3一21G），计算了前线分子轨道能级差的变化。圆满地解释了锌铝复合氧化物紫外吸收性能与结构的关系。 111 多 _一一一一一----一----^<sup> 北京化工大学俘士研究生学伍伦文 4.实验可知镁铝、锌铝水滑石插层过程中表现出明显的选择性，为了解释这种实验现象?