[发明专利]原位生长于铝基底上的杯芳烃插层水滑石薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机－无机复合材料技术领域，涉及一种原位生长于铝基底上的杯芳烃插层水滑石薄膜及其制备方法。

背景技术

水滑石类化合物包括水滑石（Hydrotalcite，HT）和类水滑石（Hydrotalcite-Like Compounds，HTLCs），其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，又称为层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides，LDHs）。LDHs是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。LDHs的化学组成可以理想的表示为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三价阳离子均可以形成LDHs；A^n-为层间阴离子，可以包括无机阴离子、有机阴离子、配合物阴离子、同多和杂多阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，大约是1:5到1:3；m为层间水分子的个数。水滑石化学稳定性良好，具有强的抗热和耐腐蚀性能，且LDHs层板金属离子可调变，层间阴离子具有可交换性，多种功能性阴离子都可通过离子交换进入层间，得到各种功能性复合材料。而LDHs薄膜材料更有利于实现功能LDHs材料的器件化，显著拓宽了其在工业上的应用。因此，类水滑石薄膜材料无论在基础研究还是在实际应用中都具有很高的价值。目前水滑石材料成膜的方法主要有以下三种：溶剂蒸发法，层层组装法，原位生长法。按照膜在基底上的排列方式，可分为层板平行基底方向排列和层板垂直基底方向排列两种。

杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而成的一类环状低聚物。由于这类化合物的环四聚体的分子模型在形状上与称作calix crater的希腊式酒杯相似，因此美国化学家Gutsche将这类化合物命名为“杯芳烃”(Calixarene)。在杯芳烃的苯环对位（即上缘）和酚羟基（即下缘）可接入各种功能基团，进行各种化学修饰，且杯芳烃具有可调控的空腔大小和丰富多变的构象，故在与客体（金属离子、无机阴离子和有机分子）结合时表现出优于冠醚和环糊精的选择性，在超分子化学领域有重要应用。基于杯芳烃的热稳定性高、合成简便、取代基多样化、包合范围广等特点，近20年来，杯芳烃化学得到迅速发展，它在有机化学、无机化学、生物化学、材料科学、环境科学、医药科学等方面及其交叉领域都显示出其作为一类重要的超分子受体化合物的特殊价值和诱人的潜在应用前景。近年来，科学人员进一步采用多种技术将修饰的杯芳烃固定于水滑石的层间，并研究了这些材料的物化和光学特性。

在文献(1)Chem.Lett.,2004,33,790-791.Eiichi Narita等人首次制备了对位磺酸基取代的杯[4]芳烃插层水滑石粉体材料。并初步研究了该材料层间的杯芳烃对多种有机小分子的包合性能。

文献（2）中J.Solid State Chem.,2006,179:1129-1135中，Eiichi Narita等人采用共沉淀法制备了对位磺酸基取代的杯[4，6]芳烃插层水滑石粉体材料。探讨了该材料层间的杯芳烃的排列方式，进一步对水滑石层板金属对杯芳烃的层间排布的影响做了分析，最后研究了该材料对苯乙醇和对硝基苯乙醇的包合性能。

限于水滑石粉体材料在应用中的局限性，若能制备杯芳烃插层水滑石薄膜，将极大方便其在生产生活中的应用。杯芳烃插层水滑石薄膜在分子器件、传感器、吸附等领域具有很高的应用价值。

目前关于原位生长于铝基底上的杯芳烃插层水滑石薄膜及其制备方法还未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种原位生长于铝基底上的杯芳烃插层水滑石薄膜及其制备方法，该方法利用水滑石的原位生长技术，合成出层板垂直铝基底排列的杯芳烃插层水滑石薄膜。