Bốn công nghệ sửa đổi chính của hydrotalcite
Hydrotalcite (Hydroxit kép phân lớp, LDHs) là một vật liệu chức năng mang vô cơ phân lớp, các anion xen kẽ có thể trao đổi và số lượng và loại có thể được điều chỉnh một cách chiến lược theo nhu cầu thực tế. Các đặc tính biến tính có thể điều chỉnh của thành phần và cấu trúc này của LDH làm cho chúng trở thành một trong những vật liệu có tiềm năng nghiên cứu và triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực xúc tác công nghiệp, quang điện, giải phóng thuốc, biến tính nhựa và xử lý nước thải.
Bởi vì LDH là các chất vô cơ rất ưa nước và khoảng cách giữa các lớp của cấu trúc phiến nhỏ, khả năng tương thích với polyme kém và sự phân tán ở quy mô nano của LDH không dễ đạt được. Ngoài ra, khả năng trao đổi của các anion giữa các lớp LDHs làm cho các LDH được biến đổi có các đặc tính chức năng cụ thể. Do đó, LDHs cần được sửa đổi để cải thiện các thuộc tính giao diện và mở rộng phạm vi ứng dụng.
Có nhiều phương pháp sửa đổi cho LDH, và phương pháp thích hợp có thể được lựa chọn theo các thuộc tính và lĩnh vực ứng dụng của vật liệu tổng hợp được yêu cầu. Trong đó, các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất chủ yếu bao gồm phương pháp đồng kết tủa, phương pháp tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp trao đổi ion và phương pháp rang thu hồi.
1. Phương pháp đồng kết tủa
Đồng kết tủa là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp LDH. Thêm dung dịch nước hỗn hợp có chứa một tỷ lệ nhất định các cation kim loại hóa trị 2 và 3 vào dung dịch kiềm, kiểm soát giá trị pH của hệ thống, duy trì nhiệt độ nhất định, phản ứng trong điều kiện liên tục và khuấy nhanh cho đến khi dung dịch kết tủa và tiếp tục già hóa kết tủa trong một thời gian, và sau đó lọc, rửa và làm khô để thu được LDHs rắn. Thông thường nitrat, clorua, sunfat và cacbonat có thể được sử dụng làm muối kim loại, và các chất kiềm thường được sử dụng có thể được chọn từ natri hydroxit, kali hydroxit và nước amoniac. Phương pháp đồng kết tủa có ưu điểm là phương pháp quá trình đơn giản, thời gian tổng hợp ngắn, dễ kiểm soát điều kiện và phạm vi ứng dụng rộng rãi. Các chế phẩm và loại LDH khác nhau có thể được điều chế bằng cách sử dụng các anion và cation khác nhau.
2. Phương pháp thủy nhiệt
Nhìn chung, phương pháp thủy nhiệt không yêu cầu xử lý nhiệt độ cao, và có thể kiểm soát cấu trúc tinh thể của sản phẩm để thu được các LDH có cấu trúc phân lớp rõ ràng. Hỗn hợp được đặt trong một nồi hấp, và ở một nhiệt độ nhất định, các phản ứng tĩnh với các khoảng thời gian khác nhau được thực hiện để thu được LDH.
3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là trao đổi các anion xen kẽ của các LDH hiện có với các anion khách khác để thu được một loại hợp chất LDH khách mới. Số lượng và loại anion giữa các lớp có thể được điều chỉnh theo các đặc tính mong muốn. Các anion khách, môi trường trao đổi, pH và thời gian phản ứng đều có ảnh hưởng lớn đến quá trình trao đổi ion.
4. Phương pháp phục hồi rang
Phương pháp phục hồi rang được chia thành hai bước. Các LDH lần đầu tiên được nung ở nhiệt độ cao ở 500–800 ° C, và các phân tử CO32−, NO3− hoặc các phân tử anion hữu cơ khác có thể được loại bỏ sau quá trình nung. Cấu trúc phiến đã thu gọn để thu được Ôxít kép phân lớp (LDO). Sau đó, theo hiệu ứng ghi nhớ của LDO, nó hấp thụ các anion để hoàn nguyên thành LDH trong dung dịch nước. Ưu điểm của phương pháp nung thu hồi là có thể thu được hydrotalcit anion mong muốn theo cách có mục tiêu và nó có thể loại bỏ sự cạnh tranh với anion hữu cơ, cải thiện tính kháng axit và được áp dụng trong phạm vi pH rộng hơn. Cũng cần lưu ý rằng nhiệt độ nung quá cao có thể phá hủy cấu trúc phân lớp của hydrotalcite. Ngoài ra, cần chú ý đến nồng độ của môi trường anion trong quá trình thu hồi.