本文擬使用LDH作為構建薄膜材料的原始平臺，以一些染料溶液作為亞相，結合LB技術自組裝制備一系列復合膜，并用于探究復合膜的酸致變色特性。

LB復合膜酸致變色機理分析

圖1所示的是以LDH-HS/ST復合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制備的LB復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，易于質子化，在與HCl氣體接觸時，與一個氫原子結合形成配位鍵。此外，由于整個分子帶正電，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氣體接觸后，環境的堿性增強，相應的氨基又會發生去質子化。之后，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復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面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面、側面的表示，如圖2所示，可以更直觀地觀察到兩種分子結構上的差異。它們的相似之處在于，都含有較大的雜環共軛體系，可以在LDH-HS復合LB膜中形成H-和/或J-型的聚集體[20]。這也就對應于前面提到的LDH-HS/染料復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。也正是由于LDH-HS分子片層為染料分子提供了合適的生長平臺，在LB技術的幫助下在氣-液界面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/染料復合膜酸致變色循環使用性分析

為了便于復合膜的回收利用，每接觸一次HCl和NH3氣體后，可以使用超純水浸泡或沖洗一次作用后的LDH-HS/染料復合膜，其表面形成的氯化銨鹽就被除去了。然后，下一個酸堿體系的氣體響應就可以再次執行。循環多次后，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復合膜的紫外最大吸收強度比率In/I0。其中，I0代表復合膜未參與酸堿氣體反應的最大紫外吸光度；In表示復合膜經過n個循環后的紫外最大吸光度。分析表明，兩種不同的LDH-HS/染料膜經6次循環反應后，紫外強度比均保持在95%左右。這一結果說明了制備的LB染料復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/染料復合膜可以作為今后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。