本文拟使用LDH作为构建薄膜材料的原始平台，以一些染料溶液作为亚相，结合LB技术自组装制备一系列复合膜，并用于探究复合膜的酸致变色特性。

LB复合膜酸致变色机理分析

图1所示的是以LDH-HS/ST复合LB薄膜酸碱变色效应为例的一个化学转化机理简图。这种变化被合理地推测为制备的LB复合膜上带有染料分子，连接在其苯环结构上的N-H和-NH2基团发生了质子化和去质子化。这些胺基含有孤电子对，易于质子化，在与HCl气体接触时，与一个氢原子结合形成配位键。此外，由于整个分子带正电，改变了芳香族碳氢化合物的共轭吸收和π→π*能级跃迁。当与NH3气体接触后，环境的碱性增强，相应的氨基又会发生去质子化。之后，随着酸碱气体的不断循环接触，光谱中特征峰位置移动的情况基本保持在一定的值。

图1 HCl和NH3气体对LDH-HS/ST LB复合膜的化学反应机理

两种染料分子结构示意图

为了更清晰地了解界面组装中使用的亚相溶液特征，把所选的ST和MB染料分子进行了二维和三维空间填充模型正面、侧面的表示，如图2所示，可以更直观地观察到两种分子结构上的差异。它们的相似之处在于，都含有较大的杂环共轭体系，可以在LDH-HS复合LB膜中形成H-和/或J-型的聚集体[20]。这也就对应于前面提到的LDH-HS/染料复合膜在透射电镜和原子力显微镜下观测到的不同形态的聚集体。也正是由于LDH-HS分子片层为染料分子提供了合适的生长平台，在LB技术的帮助下在气-液界面之间形成了高质量的、均匀致密的LDH-HS/染料分子聚集体。

图2 ST和MB染料分子结构图及空间模型

LDH-HS/染料复合膜酸致变色循环使用性分析

为了便于复合膜的回收利用，每接触一次HCl和NH3气体后，可以使用超纯水浸泡或冲洗一次作用后的LDH-HS/染料复合膜，其表面形成的氯化铵盐就被除去了。然后，下一个酸碱体系的气体响应就可以再次执行。循环多次后，结合每次测得紫外光谱变化数据，图3给出了两种不同LDH-HS/染料LB膜的循环使用6次的图表。

图3两种不同的LDH-HS/染料LB膜的循环稳定性表征

图3中的纵坐标显示了LB复合膜的紫外最大吸收强度比率In/I0。其中，I0代表复合膜未参与酸碱气体反应的最大紫外吸光度；In表示复合膜经过n个循环后的紫外最大吸光度。分析表明，两种不同的LDH-HS/染料膜经6次循环反应后，紫外强度比均保持在95%左右。这一结果说明了制备的LB染料复合膜具有良好的稳定性和可回收性，进一步说明这一材料具备广阔的应用前景。

LDH-HS/染料复合膜可以作为今后酸碱敏感性能测试的功能材料。这项工作也为LB膜的自组装和酸碱变色特性提供了有用的线索。LB膜有望成为一种有前途的分子开关和化学传感器。