题目：纳米层组装技术制备层状纳米复合材料研究

近年来，复合材料，尤其是纳米复合材料，由于其在光学、电学、磁学及生物传感器等领域的广泛应用，越来越受到研究者的关注。与传统的复合材料不同，纳米复合材料的组成物相并不是无机相/无机相、无机相/有机相的简单相加，而是两种物相在纳米至微米范围内结合形成的新材料，其组分可以是无机物、有机物或二者兼有，也可以是晶质、非晶质或兼而有之，因而具有很多传统材料所不具有的优点。
无机层状材料依据主层板所带电荷的不同可分为阴离子型层状化合物、阳离子型层状化合物及非离子型层状化合物。在一定条件下，一些半径较大的客体离子可以插入到这些层状材料的层间，经剥离后形成组成无机层状材料的纳米层单元。该无机纳米层单元是组装功能材料的前驱体，通过纳米层组装技术，研究者已得到很多新型纳米功能材料。
基于氧化石墨 (GO)、层状氧化锰 (MnO2) 及层状双金属氢氧化物 (LDHs) 特殊的结构特征、以及其纳米层复合材料具有的优越性能，本论文选择 GO 纳米层、MnO2 纳米层和 LDHs 纳米层作为前驱体，聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDDA) 为连接剂，分别成功组装了 GO/PDDA 纳米复合材料、MnO2/GO 纳米复合材料和 MnO2/LDHs 纳米复合材料，期待组装纳米复合材料在超级电容器电极材料等领域得到应用。

本论文的主要内容为：
(1) GO/PDDA 纳米复合材料的制备研究。利用 Hummers 法制备了阳离子型层状 GO。将 GO 在氢氧化四甲基铵溶液中搅拌、离心、水洗，得到剥离态 GO 纳米层分散液。分别采用层层自组装技术和絮凝法制备了 GO/PDDA 纳米复合材料，并对复合产物的电性能进行了研究。XRD 衍射结果表明，(GO/PDDA)n 多层纳米薄膜材料中是一层 PDDA 聚阳离子插入到 GO 的层板之间，层间距为 1.09 nm，而在絮凝产物 PDDAGO 中有两层 PDDA 聚阳离子插入到GO 的层板之间，层间距增大到 1.49 nm；紫外可见吸收光谱表明，随着吸附层数的增加，无机纳米层的吸附量均匀增加；形貌分析表明，两种复合材料都呈现出明显的层状结构；红外光谱分析结果表明，絮凝产物 PDDAGO 和 (GO/PDDA)n 多层纳米薄膜材料均由 GO 纳米层和 PDDA 阳离子组成； PDDA/GO 纳米复合材料的电性能表明，絮凝产物 PDDAGO 表现出良好的电性能。在 1 mol/L Na2SO4 电解液中，当扫速为 5 mV/s 时，该复合材料的比电容达到 176 F/g。
(2) MnO2/GO 纳米复合材料的制备研究。以 PDDA 为连接剂，通过层层自组装技术制备了 (MnO2/PDDA)n和 (PDDA/MnO2/PDDA/GO)n 纳米复合薄膜。XRD 衍射分析表明，
(MnO2/PDDA)n层状复合薄膜材料的层间距为 0.725 nm；引入 GO 纳米层后，所得 (PDDA/MnO2/PDDA/GO)n 纳米薄膜的层间距增大至 0.735 nm；紫外可见吸收光谱表明，层层自组装技术得到的两种复合薄膜材料分别由 MnO2 纳米层和 PDDA、MnO2 与 GO 纳米层交互沉积所得。在一定波长下，组装过程中纳米层是均匀吸附的。
(3) MnO2/LDHs 纳米复合材料的制备研究。在惰性气氛条件下，以制备的 MnO2 和 LDHs 剥离液为前驱物，利用带正电荷的 LDHs 与带负电荷的 MnO2 之间的静电作用，通过层层自组装技术和絮凝技术两种方法，制备了 MnO2/LDHs 纳米复合材料。XRD 衍射分析表明，多层纳米薄膜材料中，LDHs 纳米层与 MnO2 纳米层通过静电作用形成层结构主层板，甲酰胺分子插入到主层板之间，层间距为 1.29 nm；而在絮凝产物 MnO2/LDHs 复合材料中，由于层间甲酰胺分子排列方式不同，层间距改变为 1.12 nm。组装制备的纳米复合材料期望在超级电容器电极材料等领域得到应用。