1、什么是水滑石
?。?）水滑石
水滑石是一種陰離子型層狀材料，與其衍生物類(lèi)水滑石、柱撐水滑石統稱(chēng)為層狀雙羥基復合金屬氧化物（Layered Double Hydroxides,LDHs）。水滑石是一種天然的礦物，其組成通式為[Mg2+1-xAl3+x(OH-)2An-x/n·mH2O]，其中An-代表層間可交換的陰離子，典型的化學(xué)組成是Mg6Al2(OH)16C03·4H2O。水滑石是一種天然的礦物，其組成通式為[Mg2+1-xAl3+x(OH-)2An-x/n·mH2O]，其中An-代表層間可交換的陰離子，典型的化學(xué)組成是Mg6Al2(OH)16C03·4H2O。水滑石與水鎂石(Mg( OH) 2,Brucite) 的結構類(lèi)似，水鎂石由Mg(OH)2八面體相互共邊形成層狀化合物，層與層之間對頂地疊在一起，層間通過(guò)氫鍵締合。
?。?）類(lèi)水滑石
當水鎂石層狀結構中的Mg2 部分被半徑相似的陽(yáng)離子( 如Al3+ 、Fe3+ 、Cr3+ ) 取代時(shí)，會(huì )導致層上正電荷的積累，這些正電荷被位于層間的負離子（CO32-）平衡，在層間的其余空間，水以結晶水的形式存在，形成層柱狀結構。當Mg2+ 和Al3+被半徑相似的二價(jià)或三價(jià)陽(yáng)離子同晶取代，或CO32-被其他陰離子取代，即形成所謂類(lèi)水滑石。
類(lèi)水滑石具有和水滑石相同的結構，差別在于層上陽(yáng)離子和層間陰離子的種類(lèi)和數量，二者統稱(chēng)為水滑石。
2、水滑石的性能及合成方法
水滑石因其獨特的結構特點(diǎn)，具有堿性、層間陰離子的可交換性、熱穩定性和組成和結構的可控性等優(yōu)異性能，其合成方法主要有共沉淀法、水熱合成法、離子交換法、焙燒還原法、微波輻射法和尿素均勻沉淀法等。
3、水滑石的用途
 水滑石類(lèi)化合物綠色環(huán)保無(wú)污染，是一類(lèi)極具研究潛力和應用價(jià)值的三維結構納米材料。納米水滑石所具有的特殊的層狀結構使得其在催化、吸附、醫藥等領(lǐng)域的應用獲得了長(cháng)足的發(fā)展，但是在化學(xué)發(fā)光方面的應用卻鮮有報道。
4、水滑石在化學(xué)發(fā)光方面的應用
化學(xué)發(fā)光分析法由于對分析物的檢測靈敏度高、線(xiàn)性范圍廣、檢測速度快、檢測儀器設備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為分子光譜中十分活躍的研究熱點(diǎn)之一?；瘜W(xué)發(fā)光分析法可以與其他領(lǐng)域相結合，使得其研究和應用領(lǐng)域越來(lái)越寬。
劉芳等采用低過(guò)飽和度恒定pH值方法制備鎂鋁碳酸根水滑石，并以鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系為研究對象，重點(diǎn)考察納米水滑石材料對化學(xué)發(fā)光體系的影響。
（1）鎂鋁碳酸根水滑石對魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的影響
在堿性溶液中，魯米諾能被過(guò)氧化氫氧化產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。研究證實(shí)，當體系中存在碳酸根時(shí)，魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光反應的信號得到增強。這主要是由于碳酸根能被溶液中的過(guò)氧化氫氧化生成HCO4-，HCO4-的氧化能力要大于過(guò)氧化氫的氧化性能，從而增強魯米諾一過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光反應的信號。當體系中存在鎂鋁碳酸根水滑石時(shí)，魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的發(fā)光強度被極大地增強。然而制備鎂鋁碳酸根水滑石相應濃度的Mg2+或CO32-對化學(xué)發(fā)光信號有微弱的增敏，但其增敏效果與鎂鋁碳酸根插層水滑石的增敏效果相比，要弱很多；Al3+對此體系沒(méi)有明顯的增敏作用。也就是說(shuō)，造成魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系強烈的增敏效果并不是由于制備鎂鋁碳酸根水滑石的原料所引起的。由此推斷，水滑石中插層的陰離子種類(lèi)對魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光催化效果起著(zhù)重要作用。
?。?）鎂鋁碳酸根水滑石層板中的鎂鋁比對魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的影響
水滑石層板的鎂鋁比是水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的一個(gè)重要影響參數。鎂鋁比3的碳酸根水滑石對魯米諾過(guò)氧化氫的催化效果要高于鎂鋁比為4的碳酸根水滑石，而鎂鋁比為2的碳酸根水滑石的化學(xué)發(fā)光信號卻低于鎂鋁比為3的化學(xué)發(fā)光信號，這主要是由于過(guò)小的層間距造成的。隨著(zhù)層間距的減小，魯米諾進(jìn)入層板間所受到的阻力增大，這樣不能有效地與層間的碳酸根反應，對應的化學(xué)發(fā)光強度降低，即鎂鋁比為2的水滑石對應的化學(xué)發(fā)光信號低于鎂鋁比為3的水滑石對應的化學(xué)發(fā)光信號。
（3）鎂鋁碳酸根水滑石中碳酸根的負載量比對魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的影響
對于水滑石納米材料來(lái)說(shuō)，當反應溶液中碳酸根離子的濃度較小時(shí)，碳酸根主要分布在水滑石層板的外表面；隨著(zhù)反應溶液中的碳酸根濃度進(jìn)一步增大時(shí)，插入到層板間的碳酸根離子越多。
在其他反應條件不變的情況下，在反應初始時(shí)，通過(guò)控制反應原料的碳酸鈉的加入量來(lái)控制水滑石中的碳酸根的負載量。從而研究水滑石的碳酸根負載量對魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的影響。開(kāi)始時(shí)魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的發(fā)光信號隨著(zhù)制備的碳酸根陰離子濃度的增大而增大，但是當溶液中碳酸根的量超過(guò)水滑石層板間理論上所需要插層的陰離子的總量（7.5 mmol）時(shí)，體系的發(fā)光強度隨之降低。
?。?）鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的發(fā)光體
目前通常認為魯米諾一過(guò)氧化氫體系的發(fā)光機理為：在堿性環(huán)境中魯米諾能夠被過(guò)氧化氫氧化，生成激發(fā)態(tài)的3-氨基鄰苯二甲酸根離子，當其從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生光輻射，發(fā)出最大發(fā)射波長(cháng)為425 nm的藍光。在鎂鋁碳酸根水滑石存在時(shí)體系的化學(xué)發(fā)光強度被極大的增強，但是鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫體系的化學(xué)發(fā)光光譜的最大的發(fā)射波長(cháng)仍為425 nm，這有力地說(shuō)明了鎂鋁碳酸根水滑石在化學(xué)發(fā)光體系中只起到催化劑的作用，反應中并沒(méi)有產(chǎn)生新的發(fā)光體，還是常見(jiàn)的3-氨基鄰苯二甲酸根離子發(fā)光體。
（5）鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的反應機理
鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的反應機理：在堿性條件下，魯米諾轉化成魯米諾陰離子，過(guò)氧化氫轉變?yōu)檫^(guò)氧化氫陰離子。它們由于靜電作用吸附到帶高正電荷的鎂鋁碳酸根水滑石層板周?chē)?。這些相對濃縮的陰離子能更容易更有效地與層板間的高濃度的碳酸根陰離子反應，使魯米諾陰離子進(jìn)一步地氧化生成更多的激發(fā)態(tài)的魯米諾陰離子，從而能導致化學(xué)發(fā)光信號的增強。
（6）鎂鋁碳酸根水滑石催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的優(yōu)點(diǎn)
常用的魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系的催化劑有過(guò)渡金屬離子及其化合物、蛋白酶類(lèi)等。然而，對于過(guò)渡金屬離子及其化合物催化劑來(lái)說(shuō)，其他金屬離子對發(fā)光體系的分析干擾嚴重，并且該催化劑一定程度上對環(huán)境有污染；對于蛋白酶類(lèi)催化劑，價(jià)格相對來(lái)說(shuō)比較昂貴，并且溶液不穩定，反應條件較為嚴苛，必須小心地控制反應條件。鎂鋁碳酸根水滑石作為催化劑測定過(guò)氧化氫的檢出限優(yōu)于或近似于其他催化劑測定過(guò)氧化氫的測量結果。
因此，使用鎂鋁碳酸根水滑石作為催化劑催化魯米諾-過(guò)氧化氫化學(xué)發(fā)光體系測定過(guò)氧化氫具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）作為一個(gè)綠色催化劑，鎂鋁碳酸根水滑石易于制備且穩定；（2）制備鎂鋁碳酸根水滑石的成本低廉；（3）檢出限低。
將無(wú)機層狀的水滑石納米材料應用于分子化學(xué)發(fā)光光譜的研究領(lǐng)域中，豐富了我們對水滑石納米材料的又一微觀(guān)認識。我們相信基于水滑石催化化學(xué)發(fā)光反應，能進(jìn)一步地開(kāi)發(fā)過(guò)氧化氫或轉化為過(guò)氧化氫的相關(guān)探針及傳感器，并將其應用于環(huán)境、生物領(lǐng)域中。
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