一个综合化学教学实验的介绍...gAl-LDH的制备与表征_赵柔.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .一个综合化学教学实验的介绍 的制备与表征赵 柔，刘 琦，王 姗，杨靖涵，彭绪玲，韩晓燕（天津中医药大学中药学院，天津）摘 要：随着现代中医药的快速发展，基础化学实验备受重视，尤其综合化学实验的教学改革迫在眉睫。层状双金属氢氧化物（）是一类新型无机纳米材料，因其具有优异的酸碱性、层间离子交换性、结构记忆效应等一系列特性，已成为一类重要的药物载体广泛应用于中药有效成分新剂型的研发中。本文介绍一个较新颖的 胶体材料的制备及表征实验。关键词：综合化学教学实验；教学改革；中图分类号：文献标志码：文章编号：（）基金项目：天津中医药大学教学改革项目（：）。第一作者：赵柔（），女，级中药学硕士，研究方向中药新型给药系统科学研究。通讯作者：韩晓燕（），女，博士，副教授，主要从事物理化学理论和实验教学及中药新型给药系统科学研究。，（，）：，.（），.，.：；开设综合化学实验对培养药学专业学生的综合化学实验技能具有重要的意义，下面介绍一个我们学院待开设的一个实验项目：的制备及表征。层状双金属氢氧化物（，）作为一类新型无机材料，具有明显的可调控性。的配料比和层间阴离子的种类都会使层板的化学性质发生变化，得到不同功能的。此外，制备过程中的温度也会对 的粒径和分散性产生影响。目前，国内外已报道许多 的制备方法，如：“共沉淀法”、“水热合成法”、“离子交换法”、“煅烧重建法”等。作为药物载体，的粒径大小至关重要，研究表明，的制备方法、原料配比和干燥方式都会对 的粒径产生影响。本文采用共沉淀和水热合成法制备 ，通过单因素考察实验，探讨 原料配比、制备方法和干燥方式对 粒径的影响，确定 的最佳制备工艺条件。采用傅里叶红外光谱（）、射线粉末衍射（）对产物结构进行表征，差热分析仪（）测定产物的热稳定性，通过比表面积及孔径分析仪（）、透射电镜（）和粒径电位仪、考察 比表面积和孔径、外观形貌及粒径电位等理化性质。仪器与试剂.药品与试剂氯化镁，阿拉丁试剂有限公司；六水氯化铝，阿拉丁试剂有限公司；氢氧化钠，阿拉丁试剂有限公司。.仪 器 集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；电子天平，日本岛津公司；台式高速离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；真空干燥箱，施都凯仪器设备有限公司；傅里叶变换红外光谱，南昌捷岛科学仪器有限公司；超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公司；差热分析仪，南京大展机电技术研究所；射线粉末衍射仪，日本株式会社理学；纳米激光粒度分布仪，第 卷第 期赵柔，等：一个综合化学教学实验的介绍 的制备与表征 丹东百特仪器有限公司；粒径电位仪，日本 公司；超声波清洗机，南京先欧仪器制造有限公司；冷冻干燥器，北京博医康实验仪器有限公司；透射电子显微镜，日立集团；比表面积及孔隙分析仪，北京彼奥德电子技术有限公司。实验方法.中 摩尔比的筛选精密称取摩尔比为:和:的 和，将其溶于 去 去离子水中得到混合盐溶液。精密称取.溶于 去 去离子水中得到碱溶液。在氮气氛围下，将前者缓慢滴入后者中，混合溶液最终 调至。磁力搅拌 后老化 ，将沉淀离心、水洗，真空 干燥 ，即得粉末状。.制备方法的筛选（）共沉淀法：按照上述“.”方法，以 摩尔比:配制金属盐溶液和碱溶液。在氮气氛围下，将前者缓慢滴入后者中，混溶液最终 调至。磁力搅拌 后老化 ，将沉淀离心、水洗，真空 下干燥 ，即得共沉淀法制备的 。（）水热合成法：将共沉淀法制备得到的 水洗后，分散在去 去离子水中，下水热 。沉淀再次离心、水洗，真空 下干燥 ，即得水热合成法制备的。.干燥方式的筛选将水热合成法制备的 分别通过真空 和冷冻的方式进行干燥，通过粒径仪测定 胶体溶液的粒径大小，观察干燥方式是否对 的粒径产生影响。.的表征采用 傅里叶变换红外光谱对 结构进行表征，压片，波段 。采用 型转靶 射线衍射仪表征 结构。测试条件：射线源，电压 ，电流 ，扫描速度。采用 型差热分析仪对 进行差热分析（），空气流，升温速度为 。采用 比表面积及孔径分析仪测定 的比表面积和孔径分布。样品在 下进行高真空脱气，以 为载气，在 下进行吸附和脱附测试。采用多点法测定 的比表面积，采用（）方法测定并分析 的孔结构。取适量 超声分散在去离子水中，终浓度为 ，采用 纳米激光粒度分布仪测定 的粒径，采用 粒径电位仪测定 的 电位。取适量 超声分散在去离子水中，制备约.的胶体溶液。用移液枪吸取 样品滴加到铜网薄膜上，静置 使样品沉积于铜网表面，用 透射电子显微镜观察样品形态。实验结果与讨论.摩尔对比粒径的影响固定使用共沉淀法制备，考察 摩尔比分别为:和:时 胶体溶液的粒径大小。由粒径测量结果可知，当 摩尔比为:时，以下的 颗粒占总体数量的.；而 摩尔比为:时，以下的 颗粒占总体数量的.。两者比较，摩尔比为:制备得到的 小颗粒更多，因此后续实验中选用该比例制备。.制备方法对比粒径的影响共沉淀法制备的 粒径不均匀，分散性较差，且大颗粒 含量较多。然而结果显示，经过 水热处理 后，颗粒变得非常均匀，粒径分布较窄，普遍集中在 之间，分散性良好。.干燥方式对比粒径的影响如图、图 所示，冷冻干燥制备的 比真空干燥制备的 粒径低，且 以内的 颗粒达到了总量的.，样品符合预期。图 真空干燥 粒径图.图 冷冻干燥 粒径图.红外光谱分析图 的 谱图.图 为 的 谱图。在 处出现一个强且宽的吸收峰，这是由于 层板上和层间水分子的 广 州 化 工 年 月 伸缩振动所引起。的吸收峰是由于层间水分子 弯曲振动所引起。另外，和 处出现的吸收峰是由 和（，）的晶格振动引起，与文献报道相一致。.射线衍射分析图 为 的 谱图。由图 看出，具有尖锐的衍射峰，表明其层状晶体结构较好。样品的尖峰主要集中在.、.、.、.、.、.和.，分别对应六边形晶体系统中的（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）晶格面。进一步计算出晶胞参数.、.、.，证明 的晶体结构与文献报道的相同。在 衍射峰属于晶格面（）的衍射，其 值为 的层间距（）。根据计算可以获得，的层间距为.。图 的 谱图.差热分析根据图 的 谱图，可以明显观察到样品存在两个吸热峰。其中，的吸热峰是由于 表层吸附水和层间结晶水的脱除；的吸热峰归因于层板羟基、层间 的脱除。图 的差热分析图.比表面积和孔径分析 氮气吸附脱附等温线见图。按照 进行分类，的吸附等温线属于第四种类型。在低压端时，的吸附量较为平稳、增加缓慢，而当 .时，的吸附量急剧上升。这表明 的孔径在 ，属于介孔结构。在孔径分布图 中，最小孔径为.，但在 处出现了稍宽的分布曲线，推测由于 片状结构聚集使得孔径分布不均匀。此外，比表面积较大，为.，单点总孔体积为.，单点平均孔半径为.。图 的氮气吸附脱附等温线.图 的孔径分布曲线.电位分析图 显示了 在去离子水中均匀分散时 电位为（.），这是由于原始 在表面上具有大量的羟基，从而使周围的水分子去质子化，因此分散液的 值呈弱碱性，则 电位为正。图 的 电位图.透射电镜观察 形貌由图 的 图像可见，外貌呈六角片形，尺寸大小在 ，但分散不均，聚集较为严重，这说明原始 容易聚集，分散性较差。第 卷第 期赵柔，等：一个综合化学教学实验的介绍 的制备与表征 图 的 图.文献表明 纳米颗粒粒径大小对人体细胞会产生不同影响，当 纳米颗粒尺寸在 时对人体细胞产生极低的毒性，为最佳粒径尺寸。本实验结果表明，不同制备方法对粒径影响较大，“共沉淀法”虽然方法简单、容易操作，但得到的 结晶性差、粒径较大且分布广，容易聚集。然而经过水热后的 结晶度高，粒径小、均匀度高，分散性好。这说明“水热合成法”可以控制 晶相结构及粒径，从而获得晶体较好、粒径较小、分散性好的。此外，干燥方式对 粒径也有一定影响，相比真空 下进行干燥，冷冻干燥后的粒径较小，说明高温可使 产生小幅度的聚集，粒径增大。透射电镜观察 纳米颗粒的形貌呈现六角片型，聚集较明显，因此在后续实验中对药物 纳米杂化物进行修饰，进而形成新的组装体，从而改善其分散性。比表面积和孔径分析结果显示：具有介孔孔径和较大的比表面积。这种特性使其能更好的包载药物，提高载药能力，并且在药物释放的过程中起到缓释作用，延长药物释放时间。综合上述，具有作为药物载体的显著优势。结 论分别采用共沉淀法、水热合成法制备，以粒径为指标，考察 原料配比、制备方法和干燥方式对 粒径的影响，单因素实验筛选出 最优制备条件。通过、和 对 结构进行表征，说明成功制备。的平均粒径为（），为（.），电位为（.）。透射电镜观察到 呈六角片型，容易产生聚集。比表面积及孔径分析得到 的比表面积为.，单点总孔体积为.，单点平均孔半径为.，表明 的比表面积较大、孔隙为介孔结构，适合作为药物载体。该实验可以作为综合实验在药学专业学生开展，该实验的开设有助于学生提高综合化学实验能力，从而为后续的药学实验奠定重要基础。参考文献 ，.（），（）：.，.，（）：.，.，：，（）：.，.，：.，.：，（）：.，.，（）：.（上接第 页）优秀学生和指导教师，对入围精英拔尖人才培养的学生在技能、科技竞赛、各类社会实践、创新创业等方面给予政策倾斜；四是建立平台保障机制，邀请省内外知名专家学者、企业总工等来校开展讲座和讲学，为学生搭建参与专业领域前沿研究的学习交流平台，选派学生到省内应用型本科院校进行学习交流。结 语探索并不断完善精英人才培养模式，深化“三教”改革、校企合作，培养一批实践能力强、创新能力优、适应地方经济发展需求的高素质技术技能复合人才，是当今高职院校主要努力方向。参考文献 石佳博，吕斌，徐群娜，等.轻化工程专业拔尖创新人才培养模式的探索与实践以陕西科技大学轻化工程专业为例中国皮革，（）：.王建新，曾庆花.“双高计划”建设中卓越人才培养路径研究中国轻工教育，（）：.单大圣.我国拔尖创新人才教育培养体制研究延安大学学报（社会科学），（）：.杜玉波.探索拔尖创新人才培养新机制高等教育，（）：.苏海佳，张婷，刘骥翔，等.基于多学科交叉融合的大化工卓越工程人才培养模式实践探索北京教育，（）：.木肖玉，陶全华，李瑞海，等.高分子材料与工程专业卓越工程师人才培养的探索与实践高分子通报，（）：.