论文导读：在水相体系中与对氨基苯甲酸水热合成层状氢氧化对氨基苯甲酸锌。探讨了温度、配比等因素对水热合成的影响。本次成功的用水热合成法合成了层状化合物氢氧化对氨基苯甲酸锌。
关键词：层状化合物,氢氧化对氨基苯甲酸锌,水热合成
20世纪80年代中期,日本科学家通过改进微观结构来提高半导体的光学活性,将具有光催化活性的半导体超微颗粒以及有助于进一步提高光催化活性的物质插入具有二维空间结构的层状化合物的层间区域,构造出层状纳米复合材料。在这种纳米复合材料中,由于受层间域的限制,插入半导体的粒径非常小(1nm左右),在光照下产生的电子和空穴(光生载流子)比粗颗粒更容易通过扩散从粒子内迁移到表面,且由光辐照产生的电子可从客体半导体转移到基体半导体,使电子、空穴在粒子内湮灭机率减少,到达电解质界面而被电解质捕获的机会增多,则使光催化效率高,反应活性高,反应速度快。Poul、Ogata曾先后报道了在乙醚或乙腈溶剂中,用Zn(OH) 2 与脂肪族酰氯或羧酸反应制备了具有层状碱式盐（LBMs）独特结构的有机-无机层状复合物—氢氧化碳酸锌，但是此类合成反应中所用的有机溶剂成本高，易挥发，污染环境，对人体有一定危害，因而使得合成产物的应用研究受到了很大限制。苗建英等也报道了在水相体系中通过水热合成反应，合成了层间距为1.44nm层状氢氧化对氨基苯甲酸锌。本文以自制的无定形Zn(OH) 2 在水相体系中与对氨基苯甲酸水热合成层状氢氧化对氨基苯甲酸锌，探讨了温度、配比等因素对水热合成的影响，并通过XRD,TG-DTA和SEM等分析手段对合成产物进行了表征。
1.实验部分
1.1 实验仪器：高压反应釜（内衬有聚四氟乙烯衬套），用岛津XRD-6100XRD分析测定仪，DTG60H型TG-DTA热分析仪（日本）， JEM3010型TEM分析仪 (日本)，VECTOR-22型FT-IR分析仪，VarioEL Ⅲ型元素分析仪(德国)。
1.2 实验试剂：NaOH（AR,重庆北培精细化工厂）、Zn (NO 3 ) 2 ·6H 2 O（AR,天津市化学试剂六厂）p-NH 2 -C 6 H 4 COOH(CP，国药集团化学试剂有限公司)等试剂均为分析纯， 实验用水为去离子水。
1.3 层状氢氧化对氨基苯甲酸锌的水热合成
1.3.1 氢氧化锌的制备
依次分别配制0.4mol·L - 1 的Zn(NO 3 ) 2 ·6H 2 O溶液500.00mL和0.8mol·L - 1 的NaOH溶液500.00mL,在3～5℃范围内,把0.8mol·L -1 的NaOH溶液缓慢加到0.4mol·L -1 的Zn(NO 3 ) 2 溶液中,并不断搅拌,以保证体系均匀反应,反应物完全混合后,在3～5℃条件继续搅拌0.5h，保持pH值在8-9之间，溶液陈化4h后抽滤，沉淀用蒸馏水洗涤多次，直至没有硝酸根存在。该湿样为制备层状氢氧化对氨基苯甲酸锌化合物的初始原料。论文大全。
1.3.2 层状氢氧化对氨基苯甲酸锌的水热合成
将含锌5.0mmol的初始原料湿样与一定量的对氨基苯甲酸和15.00mL去离子水加入到衬有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,在120℃条件下进行水热合成反应12h。反应结束后产物经过滤、洗涤,50℃烘干,即可得到产物层状氢氧化对氨基苯甲酸锌。
1.3.3 样品的表征
样品的XRD分析用岛津XRD-6100测定，CuK射线，波长0.15418nm，管电压35kV，管电流30mA，θ为3～60°。TG-DTA分析用DTG60H（日本）测定，空气中升温速率10℃·min -1 ，元素分析用VarioEL Ⅲ(德国)测定。
1.3.4 样品的剥离
称取少量水热合成的层状氢氧化对氨基苯甲酸锌加入500.00mL正丁醇,搅拌3h,静置24h,即可得到非常稳定的乳白色胶体溶液，取上层胶体溶液400.00mL,离心分离得到粘稠状液体,将该粘稠状液体室温干燥或冷冻干燥,即得到剥离的产物，并进行XRD、TG-DTA和SEM等的表征分析。
2. 结果与讨论
2.1 初始原料的检测
称取初始湿原料1.0000g，在600℃条件下于马弗炉中烘烧2h，冷却后称量测其含水量，得初始原料为ZnO·8.26H 2 O。
初始湿原料氢氧化锌的XRD谱无明显衍射峰，说明为无定形氢氧化锌。对氨基苯甲酸的XRD谱与其标准图谱一致。
2.2合成样品分析
称取含锌5.0mmol的氢氧化锌，以对氨基苯甲酸与氢氧化锌的物质的量比为1:0.4～1:0.6和1:1.3～1:2.0，加水15.00ml，在120℃水热反应8h，分别得到了层间距约为1.0nm的层状氢氧化对氨基苯甲酸锌的纯相和层间距约为2.0nm的层状氢氧化对氨基苯甲酸锌的纯相。层间距约为1.0nm的层状相，主要衍射峰d值分别为1.01，0.52，0.26，0.14和0.09，该层状相的第3级典型衍射峰也可以清楚地观察到，说明合成产物具有规则的层状构造。另外，峰形尖锐规整，说明制备的样品结晶良好；层间距约为2.0nm的层状相，主要衍射峰d值约为2.02，1.11，0.52，0.51，该层状相的第2、3级典型衍射峰分为两个较强的峰，该结果说明该相是由两个d值相近相混合而成，混合相的出现是由于层间苯甲酸的过渡态排列造成的。
2.3产物的热稳定性研究
通过TG-DTA和XRD研究了合成产物的热稳定性，p-NH 2 -C 6 H 4 COOH/Zn摩尔比为0.6，120℃水热条件下合成的层间距为1.0nm层状相的TG-DTA曲线,。随着热分解温度的提高,试样在238℃产生吸热峰,在436℃附近有强放热峰。238℃的吸热峰可归属为氢氧化锌层中羟基的脱水峰，层中羟基的脱水伴随着层结构的破坏。436℃处的放热峰可认为对氨基苯甲酸盐氧分解产生的放热峰。为了进一步了解两样品的热稳定性，在特定温度下热处理2h，XRD分析结果表明：1.0 nm层状相在170℃是稳定的，270℃时层状结构已有破坏，而样品在400℃时层状结构完全破坏，600℃时苯甲酸盐全部氧化分解转化为ZnO。P-NH 2 -C 6 H 4 COOH/Zn摩尔比为1.5，120℃水热条件下合成的层间距为2.0nm层状相的TG-DTA曲线,。论文大全。论文大全。随着热分解温度的提高,试样在218、347、462℃产生吸热峰, 在526℃附近有强放热峰。218和345℃的吸热峰可归属为氢氧化锌层中羟基的脱水峰，层中羟基的脱水分两歩进行，羟基的脱水伴随着层状结构的破坏。462℃为苯甲酸盐融化产生的强吸热峰，526℃处的放热峰为苯甲酸盐氧化分解产生的放热峰。在特定温度下热处理2h，XRD分析结果与1.0nm处理的结果基本相同。说明两种层状相具有相似的热稳定性。
2.4 产物的结构和形貌特征
合成试样的SEM照片示于图7中，1.0nm的层状相具有板状形貌特征(图1)，一个板块大约由1000个基本单元的纳米层聚集重叠而成。2.0nm的层状相的形貌像大小不等的小纸片，单元纳米层重叠度很低，约为几十纳米。
图1 1.0（A）和2.0 nm（B）层状相的SEM图
3. 结论
以无定形Zn(OH) 2 与对氨基苯甲酸酸为原料，用水热法成功合成了两种层状氢氧化对氨基苯甲酸锌。其水热合成温度为120℃，p-NH 2 -C 6 H 4 COOH/Zn摩尔比分别为0.4～0.6（1.0nm层状相）和1.3～2.0（2.0nm层状相），其中氢氧化锌5.0mmol，水15.00mL,反应时间为12h，1.0nm的层状相具有板状形貌特征，2.0nm的层状相单元纳米层重叠度很低，形貌像大小不等的纳米纸片。结构相似于α-Ni(OH) 2 。
本次成功的用水热合成法合成了层状化合物氢氧化对氨基苯甲酸锌，该化合物是纳米级化合物，另外作为层状纳米化合物具有特有的结构和性质，使其在纳米材料化学中占有重要的地位，它在吸附，传导，分离和催化领域具有广阔的应用前景。
参 考 文 献
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[2] Nalwa H S. Handbook of nanostructured material and nanotechnology[M].San Diego:Chap I Academic Press.1999.
[3] Ogata,S. Tasaka, Y.Tagaya, H. Kadokawa, J. Chiba, K. Chem.Lett[J].1998: 237.
[4] Ogata, S.; Tagaya, H.;Karasu, M.; Kadokawa, J. J. Mater. Chem [J].2000, 10: 321.
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