论文部分内容阅读
本课题首先研究了不同浓度、不同pH条件下聚丙烯酸(PAA)与稀土离子(Ln)的络合行为。在此基础上,将稀土离子引入PAA与聚乙烯基吡咯烷酮(PVPON)的氢键复合体系,利用层层组装技术制备了含有稀土离子的氢键复合薄膜。研究发现PAA和Ln的络合行为是一个复杂的过程。pH值、摩尔比以及浓度等都对PAA-Ln复合物的形成产生显著影响。与COOH相比,COO-与稀土离子的络合能力更强。当pH值高于2.0时,PAA发生电离。随着pH值的增加,PAA的电离程度增加,COO-的比例增加。当pH值高于7.5时,稀土离子会形成Ln(OH)3,因此我们研究PAA和Ln相互作用的pH值范围为2.0-7.5。在合适的pH值范围内,当稀土离子浓度较高时,PAA-Ln可以形成沉淀,通过过滤可以将沉淀分离；当稀土离子的浓度低于1.0×10-3mol/L或者[AA]/[Ce]大于5时,PAA-Ln可以均匀分布于溶液中而不沉淀出来,此时可以利用透析的方法将PAA-Ln除去。当pH值增加时,PAA与稀土铈离子(Ce3+)的络合能力增强,可以形成复合物。但pH值过高,PAA与PVPON之间很难形成氢键复合物,因此只有在特定pH值区间才可形成三元的复合物。pH值在2.5-4.0区间时,可以成功制备PAA-Ce-PVPON三元复合物,并且复合物中同时存在氢键作用和配位作用。随着pH值增加,氢键作用逐渐减弱,配位作用逐渐增强。随着pH值的增加,三元复合物中Ce元素的含量逐渐增加,这是因为PAA电离程度逐渐增加,COO比例增加,由于COO-与Ce离子的络合能力远大于COOH与Ce离子的络合能力,因此复合物中的Ce离子含量增加。在pH值小于3.5的条件下,(PVPON-Ce-PAA)n薄膜可以成膜,pH值大于等于3.5时无法成膜。这是因为随着pH值的增加,PAA的电离程度增加,Ce离子与COO-的配位作用会阻碍PAA与PVPON的氢键的形成,因此pH值高于3.5时无法成膜。pH值在2.5-3.5范围内,Ce离子浓度为0.01mol/L时,(PVPON-PAA-Ce)n薄膜中同时存在氢键作用和配位作用,此时Ce离子可以成功加入薄膜,而且PVPON和PAA之间的氢键作用仍然存在。