本文擬使用LDH作為構建薄膜材料的原始平台，以一些染料溶液作為亞相，結合LB技術自組裝製備一係列複合膜，並用於探究複合膜的酸致變色特性。

LB複合膜酸致變色機理分析

圖1所示的是以LDH-HS/ST複合LB薄膜酸堿變色效應為例的一個化學轉化機理簡圖。這種變化被合理地推測為製備的LB複合膜上帶有染料分子，連接在其苯環結構上的N-H和-NH2基團發生了質子化和去質子化。這些胺基含有孤電子對，易於質子化，在與HCl氣體接觸時，與一個氫原子結合形成配位鍵。此外，由於整個分子帶正電，改變了芳香族碳氫化合物的共軛吸收和π→π*能級躍遷。當與NH3氣體接觸後，環境的堿性增強，相應的氨基又會發生去質子化。之後，隨著酸堿氣體的不斷循環接觸，光譜中特征峰位置移動的情況基本保持在一定的值。

圖1 HCl和NH3氣體對LDH-HS/ST LB複合膜的化學反應機理

兩種染料分子結構示意圖

為了更清晰地了解界麵組裝中使用的亞相溶液特征，把所選的ST和MB染料分子進行了二維和三維空間填充模型正麵、側麵的表示，如圖2所示，可以更直觀地觀察到兩種分子結構上的差異。它們的相似之處在於，都含有較大的雜環共軛體係，可以在LDH-HS複合LB膜中形成H-和/或J-型的聚集體[20]。這也就對應於前麵提到的LDH-HS/染料複合膜在透射電鏡和原子力顯微鏡下觀測到的不同形態的聚集體。也正是由於LDH-HS分子片層為染料分子提供了合適的生長平台，在LB技術的幫助下在氣-液界麵之間形成了高質量的、均勻致密的LDH-HS/染料分子聚集體。

圖2 ST和MB染料分子結構圖及空間模型

LDH-HS/染料複合膜酸致變色循環使用性分析

為了便於複合膜的回收利用，每接觸一次HCl和NH3氣體後，可以使用超純水浸泡或衝洗一次作用後的LDH-HS/染料複合膜，其表麵形成的氯化銨鹽就被除去了。然後，下一個酸堿體係的氣體響應就可以再次執行。循環多次後，結合每次測得紫外光譜變化數據，圖3給出了兩種不同LDH-HS/染料LB膜的循環使用6次的圖表。

圖3兩種不同的LDH-HS/染料LB膜的循環穩定性表征

圖3中的縱坐標顯示了LB複合膜的紫外最大吸收強度比率In/I0。其中，I0代表複合膜未參與酸堿氣體反應的最大紫外吸光度；In表示複合膜經過n個循環後的紫外最大吸光度。分析表明，兩種不同的LDH-HS/染料膜經6次循環反應後，紫外強度比均保持在95%左右。這一結果說明了製備的LB染料複合膜具有良好的穩定性和可回收性，進一步說明這一材料具備廣闊的應用前景。

LDH-HS/染料複合膜可以作為今後酸堿敏感性能測試的功能材料。這項工作也為LB膜的自組裝和酸堿變色特性提供了有用的線索。LB膜有望成為一種有前途的分子開關和化學傳感器。