Quatre technologies majeures de modification de l’hydrotalcite
L’hydrotalcite (hydroxydes doubles en couches, LDH) est un matériau fonctionnel porteur inorganique en couches, les anions intercouches sont échangeables et la quantité et le type peuvent être stratégiquement ajustés en fonction des besoins réels. Les caractéristiques de dénaturation accordables de cette composition et de cette structure des LDH en font l’un des matériaux avec un potentiel de recherche et des perspectives d’application dans les domaines de la catalyse industrielle, de la photoélectrochimie, de la libération de médicaments, de la modification plastique et du traitement des eaux usées.
Étant donné que les LDH sont des substances inorganiques hautement hydrophiles et que l’espacement entre les couches de la structure lamellaire est faible, la compatibilité avec les polymères est médiocre et la dispersion à l’échelle nanométrique des LDH n’est pas facile à réaliser. De plus, l’échangeabilité des anions entre les couches de LDH confère aux LDH modifiées des propriétés fonctionnelles spécifiques. Par conséquent, les LDH doivent être modifiées pour améliorer les propriétés interfaciales et élargir la gamme d’applications.
Il existe de nombreuses méthodes de modification des LDH, et la méthode appropriée peut être sélectionnée en fonction des propriétés requises et des domaines d’application des matériaux synthétiques. Parmi elles, les méthodes les plus couramment utilisées comprennent principalement la méthode de co-précipitation, la méthode de synthèse hydrothermale, la méthode d’échange d’ions et la méthode de récupération par torréfaction.
1. Méthode de co-précipitation
La co-précipitation est la méthode la plus couramment utilisée pour la synthèse des LDH. Ajouter la solution aqueuse mixte contenant une certaine proportion de cations métalliques divalents et trivalents dans la solution alcaline, contrôler la valeur du pH du système, maintenir une certaine température, réagir sous agitation constante et rapide jusqu’à ce que la solution précipite et continuer à vieillir le précipité pendant un certain temps, puis filtré, lavé et séché pour obtenir des LDH solides. Habituellement, les nitrates, les chlorures, les sulfates et les carbonates peuvent être utilisés comme sels métalliques, et les alcalis couramment utilisés peuvent être choisis parmi l’hydroxyde de sodium, l’hydroxyde de potassium et l’eau ammoniacale. La méthode de co-précipitation présente les avantages d’une méthode de traitement simple, d’une courte période de synthèse, d’un contrôle facile des conditions et d’une large gamme d’applications. Diverses compositions et types de LDH peuvent être préparés en utilisant différents anions et cations.
2. Méthode hydrothermale
En général, la méthode hydrothermique ne nécessite pas de traitement à haute température et peut contrôler la structure cristalline du produit pour obtenir des LDH avec une structure en couches évidente. Le mélange a été placé dans un autoclave, et à une certaine température, des réactions statiques de différentes durées ont été effectuées pour obtenir des LDH.
3. Méthode d’échange d’ions
La méthode d’échange d’ions consiste à échanger les anions intercouches des LDH existantes avec d’autres anions invités pour obtenir un nouveau type de composé LDH invité. Le nombre et le type d’anions entre les couches peuvent être ajustés en fonction des propriétés souhaitées. L’anion invité, le milieu d’échange, le pH et le temps de réaction ont tous une grande influence sur le processus d’échange d’ions.
4. Méthode de récupération de torréfaction
La méthode de récupération de torréfaction est divisée en deux étapes. Les LDH ont d’abord été calcinées à haute température à 500–800 ° C, et l’intercouche CO32−, NO3− ou d’autres molécules d’anions organiques ont pu être éliminées après le processus de calcination. La structure lamellaire s’est effondrée pour obtenir des oxydes doubles en couches (LDO). Puis, selon l’effet mémoire du LDO, il absorbe les anions pour se reconstituer en LDH en solution aqueuse. L’avantage de la méthode de récupération par calcination est que l’hydrotalcite anionique souhaitée peut être obtenue de manière ciblée et qu’elle peut éliminer la concurrence avec les anions organiques, améliorer la résistance aux acides et être appliquée dans une plage de pH plus large. Il faut également considérer qu’une température de calcination trop élevée peut détruire la structure en couches de l’hydrotalcite. De plus, il convient de prêter attention à la concentration des milieux anioniques lors de la récupération.