Empat teknologi modifikasi utama hidrotalsit

Hydrotalcite (Layered Double Hydroxides, LDHs) adalah bahan fungsional pembawa anorganik berlapis, anion interlayer dapat ditukar, dan jumlah dan jenisnya dapat disesuaikan secara strategis sesuai dengan kebutuhan aktual. Karakteristik denaturasi merdu dari komposisi dan struktur LDH ini menjadikannya salah satu bahan dengan potensi penelitian dan prospek aplikasi di bidang katalisis industri, fotoelektrokimia, pelepasan obat, modifikasi plastik, dan pengolahan air limbah.

Karena LDH adalah zat anorganik yang sangat hidrofilik, dan jarak antar lapisan struktur pipih kecil, kompatibilitas dengan polimer buruk, dan dispersi skala nano LDH tidak mudah dicapai. Selain itu, kemampuan pertukaran anion antara lapisan LDH membuat LDH yang dimodifikasi memiliki sifat fungsional yang spesifik. Oleh karena itu, LDH perlu dimodifikasi untuk meningkatkan sifat antarmuka dan memperluas jangkauan aplikasi.

Ada banyak metode modifikasi untuk LDH, dan metode yang sesuai dapat dipilih sesuai dengan sifat yang diperlukan dan bidang aplikasi bahan sintetis. Di antara mereka, metode yang paling umum digunakan terutama meliputi metode kopresipitasi, metode sintesis hidrotermal, metode pertukaran ion dan metode pemulihan pemanggangan.

1. Metode co-presipitasi

Co-presipitasi adalah metode yang paling umum digunakan untuk sintesis LDHs. Tambahkan larutan air campuran yang mengandung proporsi tertentu dari kation logam divalen dan trivalen ke dalam larutan basa, kontrol nilai pH sistem, pertahankan suhu tertentu, bereaksi di bawah pengadukan yang konstan dan cepat sampai larutan mengendap, dan terus menua endapan selama beberapa waktu, dan kemudian disaring, dicuci dan dikeringkan untuk mendapatkan padatan LDH. Biasanya nitrat, klorida, sulfat dan karbonat dapat digunakan sebagai garam logam, dan alkali yang umum digunakan dapat dipilih dari natrium hidroksida, kalium hidroksida dan air amonia. Metode kopresipitasi memiliki keunggulan metode proses yang sederhana, periode sintesis yang singkat, kontrol kondisi yang mudah, dan jangkauan aplikasi yang luas. Berbagai komposisi dan jenis LDH dapat dibuat dengan menggunakan anion dan kation yang berbeda.

2. Metode hidrotermal

Secara umum, metode hidrotermal tidak memerlukan perlakuan suhu tinggi, dan dapat mengontrol struktur kristal produk untuk mendapatkan LDH dengan struktur berlapis yang jelas. Campuran ditempatkan dalam autoklaf, dan pada suhu tertentu, reaksi statis dengan durasi yang berbeda dilakukan untuk mendapatkan LDH.

3. Metode pertukaran ion

Metode pertukaran ion adalah dengan menukar anion antar lapisan LDH yang ada dengan anion tamu lain untuk mendapatkan senyawa LDH tamu jenis baru. Jumlah dan jenis anion antar lapisan dapat diatur sesuai dengan sifat yang diinginkan. Anion tamu, media pertukaran, pH dan waktu reaksi semuanya memiliki pengaruh besar pada proses pertukaran ion.

4. Metode pemulihan memanggang

Metode pemulihan pemanggangan dibagi menjadi dua langkah. LDH pertama kali dikalsinasi pada suhu tinggi pada 500-800 °C, dan interlayer CO32−, NO3− atau molekul anion organik lainnya dapat dihilangkan setelah proses kalsinasi. Struktur pipih runtuh untuk mendapatkan Oksida Ganda Berlapis (LDO). Kemudian, menurut efek memori LDO, ia menyerap anion untuk menyusun kembali menjadi LDH dalam larutan berair. Keuntungan dari metode pemulihan kalsinasi adalah bahwa hidrotalsit anionik yang diinginkan dapat diperoleh dengan cara yang ditargetkan, dan dapat menghilangkan persaingan dengan anion organik, meningkatkan ketahanan asam, dan diterapkan dalam kisaran pH yang lebih luas. Juga harus dipertimbangkan bahwa suhu kalsinasi yang terlalu tinggi dapat merusak struktur berlapis hidrotalsit. Selain itu, perhatian harus diberikan pada konsentrasi media anionik selama pemulihan.