1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 11, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 11, стр. 1177-1183

Плазменно-растворный синтез слоистых двойных гидроксидов Zn-Al

А. В. Агафонов 1, Н. А. Сироткин 1, В. А. Титов 1, А. В. Хлюстова 1, *

1 Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук
153045 Иваново, ул. Академическая, 1, Россия

* E-mail: kav@isc-ras.ru

Поступила в редакцию 19.04.2022
После доработки 01.06.2022
Принята к публикации 16.06.2022

Аннотация

Слоистые двойные гидроксиды, содержащие цинк в положении двухзарядного катиона и алюминий в положении трехзарядного катиона в бруситоподобных структурах, синтезировали новым методом с использованием низкотемпературной подводной плазмы. В качестве прекурсоров использовались материалы электродов. Показано, что формируются хорошо окристаллизованные слоистые двойные гидроксиды и примесные фазы. Определено, что именно наличие примесных фаз обуславливает термическую стабильность образцов. Показано, что полученные слоистые структуры имеют высокую удельную поверхность, что позволяет использовать их в качестве наполнителя для полимерных композитов.

Ключевые слова: плазма, раствор, слоистые двойные гидроксиды, алюминий, цинк

Список литературы

  1. Берлин А.А., Пахомова Л.К. Полимерные матрицы для высокопрочных армированных композитов (обзор) // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1990. Т. 32. № 7. С. 1347–1382.

  2. Помогайло А.Д. Синтез и интеркаляционная химия гибридных органо-неорганических нанокомпозитов // Высокомолекулярные соединения. Серия С. 2006. Т. 48. № 7. С. 1317–1351.

  3. Ma R., Takada K., Fukuda K., Iyi N., Bando Y., Sasaki T. Topochemical Synthesis of Monometallic (Co2+–Co3+) Layered Double Hydroxide and its Exfoliation into Positively Charged Co(OH)2 Nanosheets // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. № 1. P. 86–89. https://doi.org/10.1002/anie.200703941

  4. Gu F., Cheng X., Wang S., Wang X., Lee P.S. Oxidative Intercalation for Monometallic Ni2+–Ni3+ Layered Double Hydroxide and Enhanced Capacitance in Exfoliated Nanosheets // Small. 2015. V. 11. № 17. P. 2044–2050. https://doi.org/10.1002/smll.201402603

  5. Nagarajan R., Gupta P., Singh P., Chakraborty P. An Ethylene Glycol Intercalated Monometallic Layered Double Hydroxide Based on Iron as an Efficient Bifunctional Catalyst // Dalt. Trans. 2016. V. 45. № 43. P. 17508–17520. https://doi.org/10.1039/C6DT03129C

  6. Sertsova A.A., Subcheva E.N., Yurtov E.V. Synthesis and Study of Structure Formation of Layered Double Hydroxides Based on Mg, Zn, Cu, and Al // Russ. J. Inorg. Chem. 2015. V. 60. P. 23–32. https://doi.org/10.1134/S0036023615010167

  7. Nestroinia O.V., Ryl’tsova I.G., Yapryntsev M.N., Lebedeva O.E. Effect of the Synthesis Method on the Phase Composition and Magnetism of Layered Double Hydroxides // Inorg. Mater. 2020. V. 56. P. 747–753. https://doi.org/10.1134/S0020168520070109

  8. Zhao Y., Hu H., Yang X., Yan D., Dai Q. Tunable Electronic Transport Properties of 2D Layered Double Hydroxide Crystalline Microsheets with Varied Chemical Compositions // Small. 2016. V. 12. № 33. P. 4471–4476. https://doi.org/10.1002/smll.201601354

  9. Bukhtiyarova M.V. A Review on Effect of Synthesis Conditions on the Formation of Layered Double Hydroxides // J. Solid State Chem. 2019. V. 269. P. 494–506. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.10.018

  10. Qu J., Zhang Q., Li X., He X., Song S. Mechanochemical Approaches to Synthesize Layered Double Hydroxides: a Review // Appl. Clay Sci. 2016. V. 119. P. 185–192. https://doi.org/10.1016/j.clay.2018.10.018

  11. Chen H., Zhao Q., Gao L., Ran J., Hou Y. Water-Plasma Assisted Synthesis of Oxygen-Enriched Ni–Fe Layered Double Hydroxide Nanosheets for Efficient Oxygen Evolution Reaction // ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. V. 7. № 4. P. 4247–4254. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b05953

  12. Hur T.B., Phuoc T.X., Chyu M.K. Synthesis of Mg-Al and Zn-Al-Layered Double Hydroxide Nanocrystals Using Laser Ablation in Water // Opt. Lasers Eng. 2009. V. 47. № 6. P. 695–700. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2008.11.006

  13. Agafonov A.V., Sirotkin N.A., Titov V.A., Khlyustova A.V. Low-Temperature Underwater Plasma as an Instrument to Manufacture Inorganic Nanomaterials // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 253–261. https://doi.org/10.1134/S0036023622030020

  14. Mascolo G., Marino O. A New Synthesis and Characterization of Magnesium-Aluminium Hydroxides 1 // Mineral. Mag. 1980. V. 43. № 329. P. 619–621. https://doi.org/10.1180/minmag.1980.043.329.09

  15. Hur T.B., Phuoc T.X., Chyu M.K. New Approach to the Synthesis of Layered Double Hydroxides and Associated Ultrathin Nanosheets in De-Ionized Water by Laser Ablation // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. № 11. P. 114312. https://doi.org/10.1063/1.3518510

  16. Ahmed A.A.A., Talib Z.A., bin Hussein M.Z. Thermal, Optical and Dielectric Properties of Zn-Al Layered Double Hydroxide // Appl. Clay Sci. 2012. V. 56. P. 68–76. https://doi.org/10.1016/j.clay.2011.11.024

  17. Abderrazek K., Frini Srasra N., Srasra E. Synthesis and Characterization of [Zn-Al] Layered Double Hydroxides: Effect of the Operating Parameters // J. Chin. Chem. Soc. 2017. V. 64. № 3. P. 346–353. https://doi.org/10.1002/jccs.201600258

  18. Rodriguez-Rivas F., Pastor A., Barriga C., Cruz-Yusta M., Sánchez L., Pavlovic I. Zn-Al Layered Double Hydroxides as Efficient Photocatalysts for NOx Abatement // Chem. Eng. J. 2018. V. 346. P. 151–158. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.04.022

  19. Misol A., Labajos F.M., Morato A., Rives V. Synthesis of Zn, Al Layered Double Hydroxides in the Presence of Amines // Appl. Clay Sci. 2020. V. 189. P. 105539. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105538

  20. Salih E.Y., Sabri M.F.M., Eisa M.H., Sulaiman K., Ramizy A., Hussein M.Z., Said S.M. Mesoporous ZnO/ZnAl2O4 Mixed Metal Oxide-Based Zn/Al Layered Double Hydroxide as an Effective Anode Material for Visible Light Photodetector // Mater. Sci. Semicond. Process. 2021. V. 121. P. 105370. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105370

  21. Cavani F., Trifiro F., Vaccari A. Hydrotalcite-Type Anionic Clays: Preparation, Properties and Applications // Catal. Today. 1991. V. 11. № 2. P. 173–301. https://doi.org/10.1016/0920-5861(91)80068-K

  22. Roobottom H.K., Jenkins H.D.B., Passmore J., Glasser L. Thermochemical Radii of Complex Ions // J. Chem. Educat. 1999. V. 76. № 11. P. 1570–1573. https://doi.org/10.1021/ed076p1570

  23. Carrado K., Kostapapas A., Suib S. Layered Double Hydroxides (LDHs) // Solid State Ion. 1988. V. 26. № 2. P. 77–86. https://doi.org/10.1016/0167-2738(88)90018-5

  24. Puttaswamy N.S., Kamath P.V. Reversible Thermal Behaviour of Layered Double Hydroxides: a Thermogravimetric Study // J. Mater. Chem. 1997. V. 7. № 9. P. 1941–1945. https://doi.org/10.1039/A701911D

  25. Sing K.S., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquérol J., Siemieniewska T. Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems with Special Reference to the Determination of Surface Area and Porosity // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. № 4. P. 603–619. https://doi.org/10.1351/pac198557040603

  26. Bruggeman P., Ribežl E., Maslani A., Degroote J., Malesevic A., Rego R., Vierendeels J., Leys C. Characteristics of Atmospheric Pressure Air Discharges with a Liquid Cathode and a Metal Anode // Plasma Sources Sci. Technol. 2008. V. 17. № 2. P. 025012. https://doi.org/10.1088/0963-0252/17/2/025012

  27. Khlyustova A., Sirotkin N., Kraev A., Titov V., Agafonov A. Parameters of Underwater Plasma as a Factor Determining the Structure of Oxides (Al, Cu, and Fe) // Materialia. 2021. V. 16. P. 101081. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2021.101081

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал