水(shui)(shui)滑石(shi)(LDH)是一(yi)類(lei)結(jie)構(gou)與粘土相似的(de)(de)(de)(de)(de)陰離(li)子(zi)層狀化(hua)合物。一(yi)般來說，LDH的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)層由兩(liang)種(zhong)金(jin)屬氫(qing)氧化(hua)物組(zu)成，因(yin)此(ci)也稱(cheng)為(wei)層狀雙氫(qing)氧化(hua)物，其中客體分(fen)(fen)子(zi)或離(li)子(zi)在主(zhu)層之間(jian)高度有(you)序。在過去的(de)(de)(de)(de)(de)10年中，LDH的(de)(de)(de)(de)(de)合成在新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成和形態方面取得(de)了(le)(le)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)展,相關著作已經進(jin)行了(le)(le)系列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)道。它的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)顯著性(xing)能(neng)是陰離(li)子(zi)交換、組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)柔(rou)韌(ren)性(xing)、生物的(de)(de)(de)(de)(de)相容(rong)性(xing)等(deng)方面，因(yin)此(ci)，它在催化(hua)、水(shui)(shui)凝膠和超(chao)(chao)(chao)級(ji)電容(rong)器等(deng)超(chao)(chao)(chao)分(fen)(fen)子(zi)自(zi)組(zu)裝(zhuang)材(cai)料領域受到了(le)(le)廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)(de)關注。有(you)報(bao)道稱(cheng)，LDH與還原氧化(hua)石(shi)墨烯自(zi)組(zu)裝(zhuang)形成超(chao)(chao)(chao)晶格結(jie)構(gou)，并充分(fen)(fen)利用LDH疊加的(de)(de)(de)(de)(de)二維原子(zi)層形成高循環強度的(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)(chao)(chao)級(ji)電容(rong)器。Win等(deng)開(kai)發(fa)了(le)(le)自(zi)組(zu)裝(zhuang)共(gong)價交聯LDH納米復合水(shui)(shui)凝膠，具有(you)超(chao)(chao)(chao)高的(de)(de)(de)(de)(de)含水(shui)(shui)量和優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)。這(zhe)些研究為(wei)LDH作為(wei)一(yi)個自(zi)組(zu)裝(zhuang)單元提供(gong)了(le)(le)重要(yao)線索。

目前，自組裝膜的制備方法有滴涂法、滲透自組裝法、LBL自組裝法、LB自組裝法等。與各種工藝相比，通過LB系統可以實現薄(bo)膜(mo)的自組裝排列(lie)和層厚(hou)的可控(kong)調節并(bing)且能夠得到表(biao)面(mian)均勻致(zhi)密的薄(bo)膜(mo)。

受這些啟發(fa)，本研究考慮到(dao)LDH粉末的(de)(de)片間夾(jia)層(ceng)結構(gou)容易(yi)變形、回(hui)收困難(nan)等缺(que)點，預(yu)想(xiang)能(neng)夠在分子水(shui)平上(shang)制(zhi)備(bei)出(chu)行為可控的(de)(de)薄膜結構(gou)。目前關于LDH和染料分子自組(zu)裝(zhuang)的(de)(de)文章還鮮有(you)報(bao)道。因此，本研究工作利(li)用(yong)陰離子交換法和LB技術成功地在氣-液界面制(zhi)備(bei)了一種新型(xing)有(you)序的(de)(de)LDH-HS/染料自組(zu)裝(zhuang)復合多層(ceng)膜。

制備過程

1)兩(liang)種染(ran)料亞相溶(rong)液的(de)制備：用電子(zi)分(fen)析(xi)天平分(fen)別稱取一(yi)定質量的(de)染(ran)料粉末(mo)，使(shi)用兩(liang)個1 000 mL容(rong)量瓶分(fen)別配置濃度為0.000 1 mol/L的(de)染(ran)料溶(rong)液。

2)LDH-HS分散(san)液(ye)的(de)(de)制備(bei)：稱取(qu)0.004 8 g已(yi)經制備(bei)好的(de)(de)LDH-HS粉末(mo)，用(yong)甲醇/水(shui)體(ti)積比(bi)為(wei)5∶1的(de)(de)比(bi)例將其溶(rong)解，充(chong)分混合超聲分散(san)，配(pei)制成0.75 mg/mL的(de)(de)LDH-HS甲醇溶(rong)液(ye)作為(wei)分散(san)液(ye)。此處使用(yong)甲醇溶(rong)液(ye)的(de)(de)原因：甲醇和(he)水(shui)溶(rong)液(ye)以(yi)一定的(de)(de)比(bi)例可以(yi)很好地溶(rong)解LDH-HS，更好地調節了溶(rong)液(ye)的(de)(de)極(ji)性(xing)；作為(wei)揮發溶(rong)劑，有益(yi)于下一步實驗LDH-HS均(jun)勻擴散(san)在亞相表(biao)面。

 3)Langmuir膜的制備(bei)：首先需要(yao)用清(qing)潔刷蘸取(qu)酒精和超純水(shui)進行(xing)預處理，把聚四氟(fu)乙烯凹(ao)(ao)槽(cao)刷洗干凈。然后(hou)，將亞相(xiang)(xiang)溶液(純水(shui)、ST、MB溶液)倒入凹(ao)(ao)槽(cao)，調節(jie)天平(ping)平(ping)衡，用玻璃微型注射器把200μL的均相(xiang)(xiang)液逐滴分(fen)散在(zai)所使用的染料溶液亞相(xiang)(xiang)表面。接(jie)著將LB系(xi)統(tong)的各項參(can)數進行(xing)合理的設置，如：目標轉(zhuan)移膜壓力(li)、障(zhang)礙(ai)移動速度等(deng)。之后(hou)，靜止等(deng)待25 min。確保甲醇溶劑充分(fen)地揮發，同時，分(fen)散液可(ke)(ke)以在(zai)水(shui)相(xiang)(xiang)表面均勻(yun)地擴散。由此便可(ke)(ke)獲(huo)得(de)π-A曲(qu)線。

經過圖像分(fen)析，選定合適的(de)(de)目標膜壓(本實驗根據實際需求，選定轉移膜的(de)(de)壓力(li)為15 mN/m)。重復(fu)以(yi)上步(bu)驟，最后用垂直提拉(la)膜法或者水(shui)平附著膜法把得(de)到的(de)(de)恒定壓力(li)下LDH-HS/染(ran)料(liao)Langmuir復(fu)合薄膜轉移到銅(tong)網、石英片(pian)(pian)、CaF2片(pian)(pian)、云母片(pian)(pian)或玻璃片(pian)(pian)基底上。

轉移單層Langmuir膜(mo)樣品用于AFM測試。這里(li)需要注意的是(shi)基底必須為(wei)新鮮剝離的云母片。具體方法(fa)是(shi)：

在LB系統控制下，把剛(gang)剝離的云(yun)母片(pian)垂直浸入到亞相溶(rong)液(ye)(ye)界面以下，之后再擴展LDH-HS均勻分(fen)散(san)溶(rong)液(ye)(ye)。待復合(he)膜(mo)壓力達到系統設定值時，系統便會自動以0.5 mm/min的速(su)度將云(yun)母基片(pian)垂直從液(ye)(ye)相底部(bu)往(wang)上(shang)緩慢拉起，最(zui)終在云(yun)母片(pian)上(shang)就(jiu)得(de)到了單層復合(he)薄膜(mo)。

轉移多層(ceng)Langmuir膜(mo)的(de)樣品可用(yong)(yong)于測試(shi)UV、IR、SEM等，分(fen)別使用(yong)(yong)的(de)基(ji)(ji)底是石英片、CaF2片、玻璃片。以(yi)CaF2片基(ji)(ji)底為例，即直接(jie)將亞相(xiang)加入凹槽然(ran)后表面(mian)分(fen)散(san)均相(xiang)溶液，設置合(he)理目標膜(mo)壓(ya)，等待表面(mian)壓(ya)力(li)達(da)到(dao)目標壓(ya)力(li)并穩(wen)定(ding)、平穩(wen)地將CaF2片水平附著到(dao)氣-液界面(mian)，完(wan)成單(dan)層(ceng)復合(he)膜(mo)的(de)轉移，當(dang)再(zai)次(ci)達(da)到(dao)壓(ya)力(li)穩(wen)定(ding)時再(zai)一次(ci)重(zhong)復該(gai)轉移過(guo)程(cheng)，最終就得到(dao)了多層(ceng)Langmuir膜(mo)。

4)酸(suan)致變(bian)色特(te)性(xing)研究：酸(suan)致變(bian)色指的是當溶液(ye)或者膜與酸(suan)、堿性(xing)溶液(ye)氣(qi)體(ti)接觸時，氛圍(wei)pH值發生變(bian)化引起(qi)了溶液(ye)或膜的顏色發生了可(ke)逆的變(bian)化。本實(shi)驗是將已經制備(bei)好的LB復(fu)合膜分別充分地暴露在空氣(qi)、HCl氣(qi)體(ti)和(he)NH3氣(qi)體(ti)氛圍(wei)中，通過膜表(biao)面顏色變(bian)化以及(ji)測量(liang)得到的紫外可(ke)見光譜進一步說(shuo)明復(fu)合膜的酸(suan)致變(bian)色特(te)性(xing)。