Гидролиз мочевины

Ещё одним способом, позволяющим получить СДГ с узким распределением частиц по размерам, является метод синтеза с использованием карбамида в качестве осаждающего агента [14]. Гидролиз карбамида CO(NH2)2 протекает в две стадии:

CO(NH2)2 > NH4CNO,

NH4CNO + 2H2O > 2NH4+ + CO32-

Первая стадия является лимитирующей. Она обеспечивает рН 9. Скорость гидролиза на второй стадии зависит от температуры и, таким образом, может быть контролируема. Ограничениями данного метода являются отсутствие возможности синтеза СДГ с высокой плотностью заряда, содержащих Cu(II) или Cr(III), а также СДГ с анионами, отличными от карбонат-ионов.

Гидротермальный метод

СДГ, содержащие в своём составе анионы с низким сродством к бруситоподобным слоям, получают гидротермальным методом, который позволяет управлять морфологией дисперсного продукта за счет варьирования параметров проведения процесса (температуры, концентрации раствора, продолжительности процесса и так далее) [15].

Сущность гидротермального метода синтеза СДГ заключается в нагревания оксидов или гидроксидов металлов, подлежащих включению в слои, в виде раствора или суспензии при повышенной температуре (обычно до 300°C) и давлении (около 100МПа). Обычно в качестве главных исходных материалов используются Na2CO3 или NaHCO3, а продукт гидротермального синтеза отделяют от маточного раствора фильтрованием и центрифугированием и затем неоднократно промывают дистиллированной водой.

Гидротермальный синтез проводят в двух режимах:

1) для синтеза оксидных порошков методом высокотемпературного гидролиза используют водные растворы соответствующих нитратов (0.01-4.0 М) с pH от 0.1 до 2.0;

2) при гидротермальной обработке гелей гидроксидов их соосаждение проводят из растворов соответствующих нитратов (0.25-0.50 М) добавляя раствор аммиака (гидроксида натрия) при интенсивном перемешивании магнитной мешалкой до величин рН в интервале от 6.0 до 12.0.

Так, например, в работе [16] описана методика гидротермального синтеза Mg,Al-CO3 СДГ, где к смеси MgO и Al2O3 добавляли Na2CO3 или NaHCO3, поддерживая температуру системы 110°C. В работе сообщается, что образованный продукт, содержащий Na+, был промыт большим количеством воды.

Другим примером является работа [17], в которой описн успешный синтез Mg,Al-СО3 СДГ при использовании природного брусита и Al(OH)3 в качестве исходных материалов. Авторами описано влияние температуры гидротермального синтеза и времени реакции на кристаллическую структуру, а также были исследованы размер частиц и молярные соотношения Mg и Al в Mg,Al-СО3 СДГ. Результаты показали, что размер частиц и молярные соотношения Mg/Al в Mg,Al-СО3 СДГ при гидротермальном синтезе увеличиваются при возрастании температуры от 140°C до 180°C.

Также авторы работы [18] сообщили об успешном синтезе Ni,Al СДГ с помощью гидротермальной реакции. Приведенные в работе результаты показали, что хорошо кристаллизованные Ni,Al СДГ могут быть получены при значении рН около 10, времени реакции 12-18 ч и температуре 180°C.

Гидротермальный метод получил широкое развитие в последнее десятилетие благодаря сравнительной простоте и дешевизне и возможности получения практически монодисперсных нанопорошков с размером частиц в единицы нанометров.

Методы анионного обмена и регидратации

Среди методов, позволяющих получить гидроталькиты из других СДГ, особое внимание заслуживают анионообменные методы и методы регидратации, основанные на «эффекте памяти».

Методы получения СДГ, основанные на анионном обмене, чаще всего используют для синтеза тех СДГ, которые невозможно получить методом соосаждения [19]: при нестабильности катионов металлов или анионов в щелочном растворе, более предпочтительном образовании отдельных фаз гидроксидов металлов, а также в случае синтеза СДГ с межслоевыми анионами, отличными от карбонат-ионов.

Суть анионообменного метода заключается в том, что вводимый анион обменивается с анионами, уже присутствующими в межслоевом пространстве СДГ. С термодинамической точки зрения, ионный обмен в СДГ зависит от электростатического взаимодействия между положительно заряженными бруситоподобными слоями и обмениваемыми анионами.

Существует ряд факторов, определяющих степень ионного обмена. К ним относятся:

· сродство вводимого аниона к бруситоподобным слоям. Анионообменная способность входящего аниона увеличивается с увеличением его заряда и уменьшением размера;

· среда, в которой происходит анионный обмен. Водная среда более предпочтительна для обмена неорганических анионов, органическая - для обмена органических анионов;

· значение рН. Этот параметр индивидуален для каждого аниона. Общим ограничением является использование рН ? 4, чтобы не допустить растворения бруситоподобных слоёв;

· химический состав слоёв;

· температура.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >