水滑石类粘土层状结构的模拟制备及其电化学性能研究

粘土的组成和结构对自然界的生态环境和作物生长有着重要的影响。因此，粘土类插层结构模拟制备及其电化学性能研究在岩土材料化学领域具有重要的意义。本项目一年来开展了水滑石类粘土层状结构的模拟制备及其电化学性能研究。通过共沉淀法、溶胶-凝胶法和功能设计，模拟制备了一系列新型多元的类水滑石及其衍生物和复合金属氧化物纳米材料；表征了合成物的组成、结构及理化性能，构建了基于水滑石Ni2 /MgFe (NLDH)的葡萄糖酶生物传感器；研究了基于衍生物Mg(Ni)FeO的对硝基苯酚传感器的构建及应用；用溶胶凝胶法制备了LaNi0.6Co0.4O3、Co0.4Fe0.6LaO3纳米材料，构建了双氧水和葡萄糖传感器；建立了静电纺丝法制备钙钛矿及金属氧化物新技术，详细考察实验条件对产物结构和组成的影响，总结形成过程的一般规律。通过静电纺丝制备了带孔的LaCoO3、LaNiO3纳米纤维及多空CuO纳米材料，研究了其电化学性质；探索研究了聚磺基水杨酸修饰玻碳电极在抗坏血酸和多巴胺存在下测定L-色氨酸；建立了聚茜素红/石墨烯修饰玻碳电极对嘌呤和嘧啶的同时测定，该方法重现性和稳定性好，可以对四种核苷酸碱基进行同时的分析测定，并应用于对实际的鲱鱼精DNA的分析中，结果令人满意。为生命和环境体系的在线检测提供简便快速、灵敏高效的新手段。 本项目发表SCI论文15篇(其中影响因子3.0以上的8篇)，申请专利1项，同时还培养了13名研究生，其中3名已毕业，一名博士后进站工作。参加国际交流1次，国内学术交流1次（提交论文3篇），其中1次交流报告、1次口头报告，获上海市自然科学三等奖一项（第二完成人,2012年8月已公示结束，等待下文），并拓展了新的研究内容，超额完成了原计划任务，实现了预期目标。

粘土的组成和结构对自然界的生态环境和作物生长有着重要的影响。因此，粘土类插层结构模拟制备及其电化学性能研究在岩土材料化学领域具有重要的意义。本项目拟开展水滑石类粘土插层结构的模拟制备及其电化学性能研究。通过功能设计，用电荷相同、半径相近的金属离子同晶取代水滑石结构中Mg2 、A13 ，用结构相关的无机阴离子取代层间阴离子CO32一，来模拟制备新型多元的类水滑石材料；详细表征合成物的组成、结构及理化性能，系统研究共沉淀法合成水滑石化合物的过程，详细考察实验条件对产物结构和组成的影响，探索类水滑石的合成机理，总结形成过程的一般规律。为该领域的进一步研究及天然粘土的形成机制提供理论基础。并将模拟制备的新型多元类水滑石通过键合、自组装、层层自组装等多种组装方式构造一系列新型生物电化学传感器，通过复合修饰等手段来提高电化学信号的灵敏度，为环境污染物和农药残留的在线检测提供简便快速、灵敏高效的新手段。

《煤/水滑石矿物复合材料的制备及其性能研究》首先简要介绍了煤结构及其材料化应用、煤炭自燃灾害防治技术、煤基复合材料复配阻燃聚合物等研究领域的理论研究成果，然后以煤炭自燃防治材料和新型无卤阻燃材料的制备及应用为背景，基于煤特殊的微纳米孔隙结构和官能团结构特征，借鉴层状双氢氧化物（LDHs，水滑石）的制备方法及影响因素研究，采用理论研究、实验分析、理论模拟相结合的方法，探讨了神府煤的结构，水滑石矿物制备表征及其煤自燃阻化性能，神府煤水滑石矿物复合材料（CLCs）的制备方法、结构及其性能等研究内容。研究成果对新型矿物功能材料的制备及应用具有理论研究意义和应用价值。

《煤/水滑石矿物复合材料的制备及其性能研究》可供煤基新材料研发人员、煤自燃防控技术人员、矿物复合功能材料研发人员、消防人员、聚合物阻燃技术研发人员及其他科研人员应用和参考，可作为煤炭可持续利用、煤炭清洁利用、煤火灾害防治等方面的知识学习用书，也可作为高校、科研院所的研究生、本科生的教学参考书。

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 煤的结构

1．3 水滑石类化合物的结构性能及应用

1．4 水滑石的制备

1．5 煤自燃防治

1．6 复配阻燃技术

1．7 研究思路、内容和技术路线

参考文献

2 神府煤的结构研究

2．1 实验原料及仪器

2．2 煤样的制备

2．3 神府煤的性质分析

2．4 神府煤的结构表征

2．5 结果与讨论

2．6 本章小结

参考文献

3 Zn/Mg/Al-LDHs的制备及性能研究

3．1 实验部分

3．2 结果与讨论

3．3 本章小结

参考文献

4 LDHs的煤自燃阻化性能及机理

4．1 实验部分

4．2 结果与讨论

4．3 本章小结

5 Zn/Mg/Al-LDHs/神府煤复合材料的制备及表征

5．1 实验部分

5．2 结果与讨论

5．3 本章小结

参考文献

6 CLCs的热性能研究

6．1 实验部分

6．2 结果与讨论

6．3 本章小结

参考文献

7 CLCs在EVA阻燃材料中的应用

7．1 实验部分

7．2 结果与讨论

7．3 本章小结

参考文献

附录 实验数据表