Quatro principais tecnologias de modificação de hidrotalcita
A hidrotalcita (Hidróxidos Duplos em Camadas, LDHs) é um material funcional transportador inorgânico em camadas, os ânions intercamadas são intercambiáveis, e a quantidade e o tipo podem ser estrategicamente ajustados de acordo com as necessidades reais. As características de desnaturação ajustáveis desta composição e estrutura dos HDLs os tornam um dos materiais com potencial de pesquisa e perspectivas de aplicação nas áreas de catálise industrial, fotoeletroquímica, liberação de drogas, modificação plástica e tratamento de efluentes.
Como os HDLs são substâncias inorgânicas altamente hidrofílicas e o espaçamento entre as camadas da estrutura lamelar é pequeno, a compatibilidade com polímeros é baixa e a dispersão em nanoescala dos HDLs não é fácil de alcançar. Além disso, a troca de ânions entre as camadas de HDLs faz com que os HDLs modificados tenham propriedades funcionais específicas. Portanto, os LDHs precisam ser modificados para melhorar as propriedades interfaciais e expandir a faixa de aplicação.
Existem muitos métodos de modificação para HDLs, e o método apropriado pode ser selecionado de acordo com as propriedades requeridas e campos de aplicação dos materiais sintéticos. Entre eles, os métodos mais utilizados incluem principalmente o método de co-precipitação, o método de síntese hidrotérmica, o método de troca iônica e o método de recuperação por torrefação.
1. Método de co-precipitação
A co-precipitação é o método mais comumente usado para a síntese de HDLs. Adicionar a solução aquosa mista contendo uma certa proporção de cátions metálicos divalentes e trivalentes na solução alcalina, controlar o valor de pH do sistema, manter uma certa temperatura, reagir sob agitação constante e rápida até a solução precipitar e continuar a envelhecer o precipitado por um período de tempo e, em seguida, filtrada, lavada e seca para obter LDHs sólido. Normalmente nitratos, cloretos, sulfatos e carbonatos podem ser usados como sais metálicos, e os álcalis comumente usados podem ser selecionados de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e água de amônia. O método de co-precipitação tem as vantagens do método de processo simples, curto período de síntese, fácil controle das condições e ampla faixa de aplicação. Várias composições e tipos de HDLs podem ser preparados usando diferentes ânions e cátions.
2. Método hidrotérmico
Em geral, o método hidrotérmico não requer tratamento a alta temperatura e pode controlar a estrutura cristalina do produto para obter HDLs com estrutura em camadas óbvias. A mistura foi colocada em uma autoclave e, a uma determinada temperatura, reações estáticas de diferentes durações foram realizadas para obter HDLs.
3. Método de troca iônica
O método de troca iônica é trocar os ânions intercamadas dos LDHs existentes com outros ânions convidados para obter um novo tipo de composto de LDHs convidado. O número e o tipo de ânions entre as camadas podem ser ajustados de acordo com as propriedades desejadas. O ânion convidado, o meio de troca, o pH e o tempo de reação têm grande influência no processo de troca iônica.
4. Método de recuperação de torrefação
O método de recuperação de torrefação é dividido em duas etapas. Os LDHs foram primeiro calcinados em alta temperatura a 500-800 °C, e o CO32-, NO3- ou outras moléculas de ânions orgânicos podem ser removidos após o processo de calcinação. A estrutura lamelar desmoronou para obter Óxidos Duplos em Camadas (LDO). Então, de acordo com o efeito de memória do LDO, ele absorve ânions para reconstituir em LDHs em solução aquosa. A vantagem do método de recuperação de calcinação é que a hidrotalcita aniônica desejada pode ser obtida de maneira direcionada, eliminando a competição com ânions orgânicos, melhorando a resistência a ácidos e aplicada em uma faixa de pH mais ampla. Também deve ser considerado que uma temperatura de calcinação muito alta pode destruir a estrutura em camadas da hidrotalcita. Além disso, deve-se prestar atenção à concentração de meios aniônicos durante a recuperação.