天冬氨酸/水滑石复合材料合成、表征与分子动力学模拟

沈彦; 潘国祥; 徐博; 裘城聪; 徐敏虹

中国药科大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (3) : 329 -335.

沈彦, 潘国祥, 徐博, 裘城聪, 徐敏虹

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摘要

传统实验手段在水滑石超分子结构与水合膨胀性能研究上存在不足，无法得知层间阴离子排布形态以及结构水分子的信息。采用共沉淀法和离子交换法两种方法合成了天冬氨酸插层镁铝水滑石，用X射线粉末衍射、差热分析、红外光谱表征了水滑石前驱体及其与天冬氨酸插层复合材料的结构，并用Materials Studio软件分子动力学模拟方法对复合材料的微观结构和水合特性进行研究。制得的复合材料层状结构规整、晶相单一，天冬氨酸插层后其层间距从0.84 nm增至1.13～1.17 nm；插层后天冬氨酸的热分解温度由249℃升高至334℃，其热稳定性大大提高。通过复合材料结构分子动力学模拟得到水滑石层间阴离子的分布状态以及水分子的结合状况。实验所得插层后水滑石层间距与分子动力学模拟结果水分子与天冬氨酸比（N_w）为3～4时接近；水滑石层间水分子数量越多，层间距越大；水合能逐渐呈增大趋势，且趋于一定值；水合过程层板与阴离子间氢键数量减少，而层板与水分子间氢键增多，总氢键数逐渐增多。通过模拟所得结果与实验结论接近，可为水滑石基药物复合材料设计合成奠定基础。