Получение и исследование структурно-поверхностных и сорбционных свойств слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия, модифицированных полиэтиленгликолем

Аннотация

Слоистые двойные гидроксиды благодаря своему разнообразию, возможности целенаправленного изменения свойств и невысокой стоимости являются высоко востребованными продуктами и широко используются в качестве носителей катализаторов и лекарственных препаратов, ионообменников, нанореакторов, адсорбентов и др. В каталитических и адсорбционных процессах большую роль играют такие характеристики материалов, как их удельные поверхность и объем пор. Существует много методов, направленных на получения веществ, в том числе гидроксидов, с развитой поверхностью. Например, синтез в присутствии различных добавок (полигликолей, лимонной кислоты и др.), сушка синтезированных традиционными методами веществ в сверхкритических условиях и др.

В настоящей статье приведены результаты исследований по изучению структурно-поверхностных и сорбционных свойств слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия (Mg-Al СДГ), полученных методом твердофазного взаимодействия кристаллогидратов AlCl₃×6H₂O, MgCl₂×6H₂O и карбоната аммония. С использованием методов РФА, химического анализа, БЭТ и BJH исследовано влияние присутствия на стадии синтеза высокомолекулярного поверхностно-активного вещества – полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), а также промывки синтезированного образца Mg-Al СДГ этанолом и ацетоном на структурно-поверхностные (удельная поверхность и объем пор, распределение пор по их диаметру и др.) и сорбционные свойства синтезированных образцов.

Установлено, что применение ПЭГ-400 при синтезе Mg-Al СДГ приводит к увеличению их удельных поверхности и объема пор в 3.5 и 2 раза соответственно. Последующая промывка синтезированных образцов этанолом или ацетоном приводит к дополнительному повышению этих показателей в ~3.5 раза: с 105 до 370-420 м²/г и с 0.23 до 0.83-0.93 см³/г.

Результаты исследований сорбции азота синтезированными образцами Mg-Al СДГ обработаны с помощью линейной формы уравнения БЭТ. Показано, что как индивидуальное использование ПЭГ-400, так и последующее применение этанола или ацетона при промывке позволяет существенно (с 0.3 до 1.1 и 3.8-4.2 ммоль N₂/г соответственно) увеличить емкость адсорбционного монослоя продуктов и не оказывает существенного влияния на механизм процесса сорбции, о чем свидетельствует незначительное изменение значений энергии Гиббса в процессе сорбции.