溶致液晶模板法制备有序结构LDHs纳米材料及性能研究

本课题拟采用阴离子型、非离子型表面活性剂形成的层状相、六角相及立方相溶致液晶作模板，以其中的水区作为微反应器或限域空间，通过化学反应生成层状双氢氧化物(LDHs)基本构建单元，在液晶模板调控作用下形成二维或三维空间有序结构的新型LDHs纳米材料，探索溶致液晶软模板对LDHs无机纳米材料结构与形貌的调控作用，合成系列复制模板结构特征的LDHs纳米材料；进一步以有序结构LDHs为主体材料，以双氯芬酸、布洛芬、萘普生等为药物模型分子，采用插层技术制备LDHs-药物纳米杂化物，表征杂化材料的基本性能，探讨其构效关系与机理，考察LDHs有序结构对杂化物性能的影响。该研究对深入了解溶致液晶对LDHs结构的调控作用、LDHs结构有序性对其杂化物性能的影响等基本规律有重要意义，为新型LDHs纳米材料构建、LDHs纳米杂化材料在药物控释、疾病治疗等领域的应用研究奠定材料基础并提供科学依据。

本研究分别采用非离子、阴离子和阳离子表面活性剂构建的层状、六角、反六角和立方相溶致液晶（LLCs）作微反应器，制备了Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al、Co-Al、Co-Fe、Mg-Zn-Al、Mg-Co-Al、Mg-Al-Eu等二元或三元类水滑石超薄片（LLC-LDHs）。在阴离子表面活性剂SDS、AOT层状液晶相中，表面活性剂通过静电作用在类水滑石主板表面吸附，直接制备了类水滑石纳米单片。自Triton X-100六角液晶相中制备的Co–Fe LLC-LDHs经过自组装形成绳状分级结构纳米材料。直接以类水滑石超薄片为构建单元，以聚苯乙烯（PS）小球为内核，通过层层组装制备了PS@LDHs复合物，经过煅烧或有机溶剂溶解形成空心纳米壳。. 以双氯芬酸、布洛芬、萘普生的钠盐为药物模型分子，研究了LLC-LDHs对阴离子药物的插层与缓释性能。杂化物载药量超过50 wt%，缓释效果显著，药物释放过程符合准二级动力学方程，并且药物在水滑石层间通道内的扩散过程为药物释放的关键步骤。自液晶相中制备的阴离子表面活性剂/类水滑石纳米杂化物，对非离子型疏水农药阿维菌素AVM具有良好的控释性能，对有机物污染物2,4-二氯苯酚DCP的吸附量高达0.70 mmol/g。绳状分级结构Co–Fe LLC-LDHs对3,3’,5,5’-四甲基联苯胺的氧化反应具有典型的类氧化酶催化活性。该研究为调控类水滑石形貌、有序结构和产物性能开辟了新途径。