สี่เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญของ hydrotalcite

Hydrotalcite (Layered Double Hydroxides, LDHs) เป็นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นตัวพาสารอนินทรีย์ที่เป็นชั้น แอนไอออนของ interlayer สามารถแลกเปลี่ยนได้ และปริมาณและประเภทสามารถปรับกลยุทธ์ได้ตามความต้องการที่แท้จริง ลักษณะการเสียสภาพที่ปรับได้ขององค์ประกอบและโครงสร้างของ LDH นี้ทำให้พวกเขาเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีศักยภาพในการวิจัยและมีแนวโน้มในการประยุกต์ใช้ในด้านตัวเร่งปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรม โฟโตอิเล็กโตรเคมี การปล่อยยา การดัดแปลงพลาสติก และการบำบัดน้ำเสีย

เนื่องจาก LDH เป็นสารอนินทรีย์ที่ชอบน้ำสูง และระยะห่างระหว่างชั้นของโครงสร้าง lamellar มีขนาดเล็ก ความเข้ากันได้กับโพลีเมอร์จึงไม่ดี และการกระจายตัวในระดับนาโนของ LDH นั้นทำได้ไม่ง่าย นอกจากนี้ ความสามารถในการแลกเปลี่ยนของแอนไอออนระหว่างเลเยอร์ LDH ทำให้ LDH ที่แก้ไขมีคุณสมบัติการทำงานเฉพาะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ไข LDH เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของส่วนต่อประสานและขยายช่วงการใช้งาน

มีวิธีการดัดแปลงมากมายสำหรับ LDH และสามารถเลือกวิธีการที่เหมาะสมตามคุณสมบัติที่ต้องการและการใช้งานของวัสดุสังเคราะห์ วิธีการที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ วิธีการตกตะกอนร่วม วิธีการสังเคราะห์ด้วยความร้อนใต้พิภพ วิธีแลกเปลี่ยนไอออน และวิธีการนำกลับคืนจากการคั่ว

1. วิธีการตกตะกอนร่วม

การตกตะกอนร่วมเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ LDH เพิ่มสารละลายในน้ำผสมที่มีสัดส่วนของไอออนบวกของโลหะสองส่วนและไตรวาเลนต์ลงในสารละลายอัลคาไลน์ ควบคุมค่า pH ของระบบ รักษาอุณหภูมิที่แน่นอน ทำปฏิกิริยาภายใต้การกวนอย่างต่อเนื่องและรวดเร็วจนกว่าสารละลายจะตกตะกอน และทำให้ตะกอนเสื่อมสภาพต่อไป เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นกรอง ล้างและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ LDHs ที่เป็นของแข็ง โดยปกติไนเตรต คลอไรด์ ซัลเฟตและคาร์บอเนตสามารถใช้เป็นเกลือของโลหะ และด่างที่ใช้กันทั่วไปสามารถเลือกได้จากโซเดียมไฮดรอกไซด์ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ และน้ำแอมโมเนีย วิธีการตกตะกอนร่วมมีข้อดีคือวิธีกระบวนการอย่างง่าย ระยะเวลาการสังเคราะห์สั้น การควบคุมสภาวะที่ง่ายดาย และช่วงการใช้งานที่กว้าง องค์ประกอบและชนิดของ LDH ต่างๆ สามารถเตรียมได้โดยใช้แอนไอออนและไอออนบวกที่ต่างกัน

2. วิธีไฮโดรเทอร์มอล

โดยทั่วไป วิธีไฮโดรเทอร์มอลไม่ต้องการการบำบัดที่อุณหภูมิสูง และสามารถควบคุมโครงสร้างผลึกของผลิตภัณฑ์เพื่อให้ได้ LDHs ที่มีโครงสร้างเป็นชั้นที่ชัดเจน ของผสมถูกใส่ในหม้อนึ่งความดัน และที่อุณหภูมิหนึ่ง ปฏิกิริยาคงที่ของระยะเวลาที่ต่างกันถูกดำเนินการเพื่อให้ได้ LDH

3. วิธีแลกเปลี่ยนไอออน

วิธีแลกเปลี่ยนไอออนคือการแลกเปลี่ยนแอนไอออนระหว่างชั้นของ LDH ที่มีอยู่กับแอนไอออนของแขกอื่นๆ เพื่อให้ได้สารประกอบ LDH ของแขกชนิดใหม่ จำนวนและชนิดของประจุลบระหว่างชั้นสามารถปรับได้ตามคุณสมบัติที่ต้องการ ไอออนของแขก ตัวกลางแลกเปลี่ยน ค่า pH และเวลาตอบสนองล้วนมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน

4. วิธีการกู้คืนการคั่ว

วิธีการกู้คืนการคั่วแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน LDHs ถูกเผาครั้งแรกที่อุณหภูมิสูงที่ 500–800 °C และ CO32−, NO3− หรือโมเลกุลแอนไอออนอินทรีย์อื่นๆ สามารถกำจัดออกได้หลังจากกระบวนการเผา โครงสร้าง lamellar ยุบเพื่อให้ได้ Layered Double Oxides (LDO) จากนั้น ตามผลของหน่วยความจำของ LDO มันจะดูดซับแอนไอออนเพื่อสร้างเป็น LDH ในสารละลายที่เป็นน้ำ ข้อได้เปรียบของวิธีการนำกลับคืนสู่สภาพเดิมจากการเผาเป็นผงคือสามารถหาไฮโดรทัลไซต์ที่มีประจุลบที่ต้องการได้ในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย และสามารถขจัดการแข่งขันด้วยประจุลบอินทรีย์ ปรับปรุงความต้านทานกรด และนำไปใช้ในช่วง pH ที่กว้างขึ้น ควรพิจารณาด้วยว่าอุณหภูมิการเผาที่สูงเกินไปอาจทำลายโครงสร้างชั้นของไฮโดรทัลไซต์ได้ นอกจากนี้ควรให้ความสนใจกับความเข้มข้นของสื่อประจุลบระหว่างการกู้คืน