Tổng hợp phụ gia ức chế ăn mòn trên cơ sở Hydrotalcite và ứng dụng trong lớp phủ Epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn kim loại thân thiện môi trường

Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


I HC QUC GIA HÀ NI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




NGUYỄN THỊ THU TRANG


TỔNG HỢP PHỤ GIA ỨC CHẾ ĂN MÒN TRÊN CƠ SỞ HYDROTALCITE
VÀ ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ EPOXY HỆ NƢỚC BẢO VỆ CHỐNG ĂN
MÒN KIM LOẠI THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG

Chuyên ngành Hóa Môi trường
Mã số:60440120


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC


Hà Ni  2013
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


Lời cảm ơn

Bản luận văn này được thực hiện và hoàn thành tại phòng Nghiên cứu sơn bảo
vệ- Viện Kỹ thuật nhiệt đới- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã tiếp nhận
và cho phép tôi được làm nghiên cứu tại Viện.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Tô Thị Xuân Hằng, người đã
tin tưởng giao đề tài nghiên cứu, hướng dẫn và chỉ đạo tận tình, giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian triển khai và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Môi trường –
khoa Hóa học – trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã
trang bị kiến thức và tạo điều kiện để tôi tiếp cận với các đề tài khoa học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các cô chú, anh chị làm việc và nghiên
cứu tại phòng Nghiên cứu sơn bảo vệ - Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã giúp đỡ, chỉ bảo
và tạo cho tôi một không khí làm việc thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện đề
tài.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè là nguồn động viên và giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian làm đề tài và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!


Hà N
Tác gi

Nguyn Th Thu Trang
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


MỤC LỤC
PHN M U 1
NG QUAN 4
i vo v 4
1.1.1. Ăn mòn kim loại 4
1.1.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại 6
1.1.3. Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn 8
1.1.3.1 Khái quát v  8
1.1.3.2. Thành phn c 8
1.1.3.3. Nhng yêu cu v 9
1. 2. Hydrotalcite 9
1.2.1. Khái niệm 9
1.2.2. Đặc điểm cấu trúc và tính chất 11
1.2m cu trú 11
1.2.2.2. Tính cht 12
1.2u ch hydrotalcite (HTC) 13
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 15
1.2.3.1. Tình hình nghiên cu trên th gii 15
1.2.3.2. Tình hình nghiên cc 17
C NGHIM 19

2.1. Dụng cụ và hóa chất. 19
2.1.1 Dụng cụ. 19
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


2.1.2. Nguyên liệu, hóa chất. 19
2.2. Tng hp hydrotalcite 19
2.2.1. Tổng hợp hydrotalcite 19
2.2.2. Tổng hợp hydrotalcite mang molypdat 20
2.2.3. Tổng hợp hydrotalcite mang molypdat biến tính bằng silan 22
2.2.3. Chế tạo màng epoxy chứa HTM và HTM-Silan 23
2.3. u 23
2.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại 23
2.3.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 24
2.3.3. Phương pháp tổng trở điện hóa 25
2.3.4. Phương pháp đo đường cong phân cực 28
2.3.5. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29
2.3.6. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 30
2.3.7. Xác định độ bám dính. 31
2.3.8. Xác định độ bền va đập 31
2.3.9. Thử nghiệm mù muối 31
T QU VÀ THO LUN 32
3.1. Ch to hydrotalcite mang molypdat và bin tính bng silan 32
3.1.1. Xác định hàm lượng molipdat trong HTM 32
3.1.2. Phổ hồng ngoại 33

3.1.2. Phổ nhiễu xạ tia X 36
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


3.1.3. Ảnh kính hiển vi điện tử quét 37
3.1.4. Khả năng ức chế ăn mòn của HTM và HTMS 39
3.2. Nghiên cu ch to lp ph epoxy cha HTM và HTMS 42
3.2.1. Cấu trúc màng sơn 42
3.2.2. Khả năng bảo vệ chống ăn mòn của màng sơn 46
3.2.3. Tính chất cơ lý của màng sơn 54
3.2.3. Thử nghiệm mù muối 54
KT LUN 57
TÀI LIU THAM KHO 58











Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình cấu trúc dạng vật liệu hydrotalcite 10
Hình 1.2: Cấu trúc của HTC – [CO
3
]
2-
11
Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp hydrotalcite Zn/Al 20
Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp hydrotalcite Zn/Al chứa molipdat (HTM) 21
Hình 2.3: Sơ đồ tổng hợp hydrotalcite mang molypdat biến tính silan (HTMS). 22
Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện và phổ tổng trở khi màng sơn ngăn cách hoàn toàn kim loại
khỏi dung dịch điện ly 26
Hình 2.5 : Sơ đồ mạch điện và phổ tổng trở khi dung dịch điện li ngấm vào màng sơn
nhưng chưa tiếp xúc với bề mặt kim loại 26
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện và phổ tổng trở khi dung dịch điện li tiếp xúc với bề mặt kim
loại 27
Hình 2.7: Sơ đồ đo tổng trở màng sơn 27
Hình 3.1: Phô
̉
hồng ngoa
̣
i cu

̉
a natri molipdat (a), HT (b), và HTM(c) 34
Hình 3.2: Phô
̉
hồng ngoa
̣
i cu
̉
a silan(a), HTM (b), và HTMS (c) 35
Hình 3.3: Phô
̉
nhiê
̃
u xa
̣
tia X cu
̉
a HT (a), HTM (b) và HTMS (c) 37
Hình 3.4: Ảnh kính hiển vi điện tử quét của HT (a), HTM (b) và HTMS (c) 38
Hình 3.5: Đường cong phân cực của điện cực thép sau 120 phút ngâm trong dung
dịch NaCl 0,1M (●), dung dịch NaCl 0,1M chứa 3g/l HTM (□),dung dịch NaCl 0,1M
chứa 3g/l HTMS% (◊) 40
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang

Hình 3.6: Phổ tổng trở của điện cực thép sau 120 phút ngâm trong dung dịch NaCl
0,1M(a), dung dịch NaCl 0,1M chứa 3g/l HTM (b), dung dịch NaCl 0,1M chứa 3g
HTMS (c) 42
Hình 3.7: Phổ hồng ngoại của màng epoxy không chứa hydrotalcite (a), màng epoxy
chứa HTM (b) và màng epoxy chứa HTMS (c) 44
Hình 3.8: Phổ XRD của màng epoxy không chứa hydrotalcite (a), màng epoxy chứa
HTM (b) và màng epoxy chứa HTMS (c) 46
Hình 3.9 : Phổ tổng trở của các mẫu sau 1 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
48
Hình 3.10 : Phổ tổng trở của mẫu sau 5 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
49
Hình 3.11: Phổ tổng trở của mẫu sau 35 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
50
Hình 3.12: Sự thay đổi giá trị R
f
của các mẫu theo thời gian ngâm trong dung dịch
NaCl 3% 52
Hình 3.13: Sự thay đổi giá trị Z
10mHz


của các mẫu theo thời gian ngâm trong dung
dịch NaCl 3% 53
Hình 3.14: Ảnh bề mặt các mẫu sau 96 giờ thử nghiệm trong tủ mù muối 56





Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bng 3.1: Kt qu ng Zn, Al, Mo và molipdat trong HTM 32
Bng 33
Bng 3.3: ng ca 36
Bng 3.4: Giá tr tr Rp và hiu sut c ch a các dung dch 41
Bng 3.5: Thành phn các mu 43
Bng 3.6: Kt qu   bp c 54













Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

HT Hydrotalcite
HTM Hydrotalcite mang molipdat
HTMS Hydrotalcite mang molipdat c bin tính bng silan
APTS N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilan.
EP0 Màng epoxy
EP- HTM Màng epoxy cha hydrotalcite mang molipdat
EP- HTMS Màng epoxy cha hydrotalcite mang molipdat bin tính silan
SEM Kính hin t quét













Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học

Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vit Nam là mc có khí hu nhii nóng m cùng vi s bii khí hu
rt nghiêm trng trên toàn cu hin nay. Các công trình thit b kim lou b ng
nh m ci làm bii mng ln các sn
phm thành sn phng hu qu nng n i tính cht ca
các kim loi, ng ti quá trình sn xut, gây thit hi v kinh t, mt an toàn lao
n Liên hp qu
kim loi làm tn tht khá ln nn kinh t quc dân và chim ti 3% tng sn phm quc
gia (GNP) . Do vy vic bo v chi là mt v cn thit c v kinh
t .
 là mo v chi rt hiu qu nâng
cao kh o v c có mt ca các cht c ch rt quan tr
i ta s dng các hp cht crômat làm cht c ch t có hiu qu.
Song các hp cht crômat có tính chc hi n ng sng nên ngày
càng b hn ch s dng. Vì vy vic tìm ra các cht c ch c h thay th cho
các hp cht Crômat là mt vic rc nhiu nhà khoa hc quan tâm.
Trong nhhydrotalcite (HTc nghiên cu dùng làm cht
ph gia, cht xúc tác, cht mang xúc tác ph gia cho polyme s dng trong sn xu
thân thin vng.  c ta hiu công trình công b s dng
hydrotalcite (HT) làm cht ph gia trong ch t lp ph ho v bo v
chy em thc hi tài “Tổng hợp phụ gia ức chế ăn mòn trên cơ sở
hydrotalcite và ứng dụng trong lớp phủ epoxy hệ nước bảo vệ chống ăn mòn kim loại

thân thiện môi trường” nhm thay th các hp chc hi, to ra lo
thin vng.


Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang



2. Mục đích nghiên cứu.
Tôi thc hi tài này vi 2 m
Tng hp hydrotalcite mang c ch 
4
2-
c bin tính b
mt bng N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan.
Ch tt ca lp ph epoxy nanocompozit cha hydrotalcite
mang c ch c bi bo v ch
Ch to vt lic hi thân thin vng.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
 tài này nghiên cu ch to và ng dng hydrotalcite mang c ch 
trong ch to lp ph epoxy nanocompozit bo v ch
4. Giả thiết khoa học.
Do kh i anion ca mình nên hydrotalcite c nhiu s quan
tâm ca các nhà sn xut và nghiên cu kin nhnh các anion xen có th
c gii phóng và thay th bng các anion khác t ng. Chính kh 

ha hn cho ng dng bo v cha hydrotalcite. Anion c ch c
xen vào hydrotalcite nhm m na, hp chi anion này có th
c s d ch to cht c ch c hi, thân thin vng
nhm d tr và nh chm anion c ch p ph bo v ch
c s d bin tính hydrotalcite nh a hydrotalcite
trong lp ph.
Trong lp ph bo v hydrotalcite c ng dng làm cht mang cht c ch 
a natri molipdat (Na
2
MoO
4
) và silan là các ph c hi, thân
thin vng.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Chính vì nhng mp thit c tài và gi thit khoa hc nêu trên, nhim
v t ra c tài này là:
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


Ch to và nghiên cu cu trúc ca hydrotalcite mang c ch 
(MoO
4
2-
c bin tính b mt bng N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilan.
Nghiên cu cu trúc và kh o v cha lp

ph epoxy nanocompozit cha hydrotalcite mang c ch 
6. Phạm vi nghiên cứu.
 tài luu:
Tng hp và bin tính b mt hydrotalcite mang c ch 
t ca lp ph bo v cha hydrotalcite mang cht c ch 
mòn.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu .
Trong lu du sau:
+ Tng hp hydrotalcite bng kt ta
+ Phân tích cu trúc b
-  hng ngoi
- n t quét (SEM)
-  nhiu x tia X (XRD)
-  hp th nguyên t AAS
 o v cha hydrotalcite và lp
ph:
- ng tr n hóa
- ng cong phân cc
-  bám dính
-  bp
-  nghim mù mui



Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ [12]
1.1.1. Ăn mòn kim loại
a) Khái niệm
i là s phá hu b mt kim loc hon
hoá ca các kim loi vn, chi
 chuyn thành ion:
M M
n+
+ n e
b) Phân loại ăn mòn kim loại
- Có nhiu nguyên nhân ng tn cht
và thành phn kim loi, b dày kim loi, thành phng xâm thc, công ngh vt
li
 phá hy kim loi ta phân lo
hóa hn hóa.
c là s t phn ng hoá hc gia kim loi và
ng tác dng lên kim lo phn ng hoá hc d thn ng
chuyn kim loi thành ion xy ra  cùng mn.
n hoá xy ra do tác dng cng xung quanh lên b mt kim
lo n hoá tuân theo quy lut cng hn hoá. Phn ng chuyn kim
loi thành ion xy ra không phi  cùng mn mà xy ra  nhin và 
nhiu khu vc khác nhau ca kim loi.
- n hóa tuân theo quy lut cng hnh lut Faraday.
n hình cho di các hc to bi nhiu
nguyên t kim lon th n cc khác nhau cho nên khi làm vic trong dung dich
n li t

Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


- S phá hy kim lo n hóa rt ph bin trong t nhiên.
Trong thc t phn ln kim loi b  n hóa.
- n hóa ca kim loi gn: quá trình anôt, quá
trình catôt và quá trình dn.
- i (cht kh-red)
chuyn vào dung di dng ion và gin t:

n+
+ne vit tng quát là Red
1


Ox
1
+ne
- Quá trình catôt là quá trình kht oxy hóa (ox-ng là H
+

hoc là O
2
) nhn t do kim loi b  mòn gii phóng ra :
Ox

2

2

+ Nu Ox là H
+
thì quá trình catôt x
H
+

hp


H
hp
+ H
hp

2


hp
là hydro hp ph. Ta gng hp này là s i cht
kh phân cc hydro.
+ Nu Ox là O
2
thì:
Vng axit,quá trình catôt là:
O
2

+ 4H
+

2
O
Vng trung tính ho là:
O
2
+ 2H
2

-

- Trong quá trình dn t do kim loi phóng ra s di
chuyn t n ng anôt tn ng catôt,còn các ion dch chuyn trong
dung dy, khi kim loi b  xut hin vùng catôt và vùng anôt.
Ngoài ra còn phân loi theo s phá hu b mt kim loi. Tu theo s y
ra trên toàn b mt kim lon khi) hay tng khu vc b).
S i gây ra các hu qu nghiêm trng và làm hao tn kim loi. Vì
i làm bii mng ln các sn phm kim loi thành sn ph
mòn, làm bii hoàn toàn tính cht ca kim loi. Nó làm bii các tính cht quan
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


trng ca kim lo mm do, và mt vài tính cht vt lý hoá

h c phn x dn n ng m
mòn ta phi kho sát tt c nhng hu qu m hao tn trc tip và hao
tn gián tip.
- Nhng hao tn trc tip bao gm giá c ca các thit b ng
dn), các phí tn quan trng cn bo v: m n, m niken ca thép hay
 dng các cht c ch 
-Nhng hao tn gián tip gây ra nhng hu qu nghiêm tr i thit
b, mt mát sn phm, gim hiu sut, làm bn các sn phm thc phm
Do vy vic bo v chi là mt v cn thit c v kinh t
.

1.1.2. Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại [13]
V bo v chi phc thc hing thi vi vic s
dng kim loi, da trên s hiu bi c

i tính chng xâm thc.
i tính cht ca kim loi.
+ Tách kim loi khng xâm thc.
a ) Thay đổi tính chất của môi trường xâm thực:  i các tính cht ca môi
ng xâm thi ta loi b các cht xâm thc hot làm gim tính
xâm thc cng. Chng hn nu oxy hòa tan trong dung d
t hp ph c bi
 làm gim tính xâm thc ca các dung dch axit, mui
ta thêm vào dung dch các cht c ch  bo v các chi tit máy chng 
khí quyi ta dùng các cht c ch 
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


b)Thay đổi tính chất của kim loại:  i các tính cht ca kim loi ta có
th i bi vu kin khai
thác.Vic hp kim các kim loi là mu qu  to thành mt loi thép
mi,mt loi hp kim m bn ca vt liu có th c nâng cao bng bii thành
ph trong hp kim) hong lên s phân b pha hoc
git hoc giòn hoá do hydro.
 hiu bin hóa hòa tan anôt các kim loi,có th
i các tính cht ca kim loi bo v o v
catôt, bo v anôt, bo v bng protecto, bo v n d pháp dch
chuyn th ca kim loi có th làm ngng hoc gim t hòa tan kim loi. S dch
chuyn th theo chiu nào ph thuc vào tính cht bo v catôt hoc anôt. Bo v
catôt có th thc hic bng anôt hy sinh hoc bng dòng ngoài. Bo v bng anot hy
c nn vi mn cc có th  th phn ng cc
b anôt ca kim loi cn bo v không th xy ra. Bo v bt
c áp vào pin to thành bi kim loi cn bo v, t và mt
anô dòng áp vào phm b phn ng cc b anôt ca kim loi cn bo
v không xy ra.
c)Tách kim loại khỏi môi trường xâm thực: o v kim loc s
dng rng rãi trong công nghi loi khng xâm thc bng lp
ph bám dính tt, không th cn tr thp, không b 
hoc b i t y a kim loi cc bo v bn
cao. Có nhiu loi lp ph h chia thành ba lo
 Lp ph kim loi.
 Lp ph phi kim loi.
 Lp ph h
Bn cht ca lp ph bo v là  ch cô lp kim loi vi tác dng cng
xâm thc. S có mt ca lp ph trên b mt kim loi làm kìm hãm công ca các vi pin.

Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang






1.1.3. Lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn kim loại
1.1.3.1. Khái quát v 
 huyn phù gm cht to màng, dung môi và mt s cht ph gia khác,
khi ph lên b mt to thành lp mng bám chc, bo v và trang trí vt c
Hi tc mt long thng mi yêu
cng thm, to màu sc, mà giá thành li chp nhn
i ta phu lp khác nhau. Mi h thng gm ba lp
chính:
- Lp lót: tác dng ch yu là bám dính tt lên b mt vt c
mòn.
- Lp trung gian (hay lng): có tác d b 
chng thm ca lp lót.
- Lp ph: t bóng, to màu sc và phn nào có tác dng chng th
cn tác hi c
1.1.3.2. Thành phn c
Thành phn chính cm:
- Chất kết dính: g ng rn


n nh b
n nh oxy hóa các cht kt dính.
n nh phn ng hóa hc gia các thành phn ca cht kt dính vi cht
xúc tác.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


- Dung môi: là các cht d 
lo d  
ng s d
- Pigment: nhim v chính ca pigment là t
- Các chất phụ gia: ng là các loi khoáng, các cht hng bt nm
u v tính cht ca s
mà dùng các loi ph gia thích hc l
trung gian có tác dng làm th ng quá trình o v catôt. Cht ph gia cho
lm bo tính chng th bn cho lt ph gia
cho l ng là bt, vt liu ht khoáng quy
còn có tác d chc bn lâu.
- Ch     ng mài mòn, chu nhi  n, t 
ng dùng là các loi: SiO
2
, BaSO
4

3


1.1.3.3. Nhng yêu cu v
p ph kim loi, chúng d che
ph lên các chi tit nhiu loc, bt kín các l, các khe, các vt rn nt, không
làm tính cht ca kim loi b i. Chúng là nhng vt liu bo v có hiu qu, gn
90% các chi tit kim loc bo v bphi tha mãn các yêu
cu sau:
+ To mt hàng rào bo v tt.
+ Kìm hãm hiu qu 
m bo thi gian s dng lâu dài ca các chi tic bo v.
u tiên d tha mãn bng cách ph nhiu lp vt li
pigment có kh t các l xut hin trong màng.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


 giu qu t c ch 
m, cromat chì. Trong mng hi ta s dng bt km,
nhôm vì chúng bo v có hiu qu  trò protecter.

1. 2. Hydrotalcite [1, 5, 24, 35, 36, 37]
1.2.1. Khái niệm
Hydrotalcite là hn hp hydroxyt ca kim loi hóa tr II và kim loi hóa tr III, to
thành các lp bát di cu trúc trung hòa v n tích các anion
b ng trng gia hai lp bát din.
Công thc tng quát ca hydrotalcit có dng

M
II
(1-X)
M
III
x
(OH)
2
A
X/n
n+
.mH
2
O


Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


Hình 1.1: Mô hình cấu trúc dạng vật liệu hydrotalcite

M
II
: Kim loi hóa tr 
M

III
: Kim loi hóa tr 
Giá tr x t n 0,33 vi x=M
III
/(M
II
+ M
III
).

 cc trung hòa v n tích m
-
b hydrat hóa
nh v  lc h
Anion halogen: F
-
, Cl
-
, Br
-
,
Oxo anion: NO
3
-
, SO
4
2-
, CO
3
2-

,

1.2.2. Đặc điểm cấu trúc và tính chất
1.2m cu trúc
Hydrotalcite có cu trúc ca brucite, Mg(OH)
2
i hóa tr II phi
trí bát din vi nhng ion hydroxid xung quanh, to thành các lp. Trong cu trúc này,
mt vài nguyên t kim loi hóa tr II (M
II
c thay th bng nhng nguyên t kim loi
hóa tr III (M
III
) và t l nguyên t M
II
: M
III
có th i hoàn toàn. S thay th M
III
cho
M
II
to nên nhng lng trên nhng lp hydroxid kim loi, bi vì kim loi
hóa tr III vn phi trí bát din vi nhng nhóm hydroxyl.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang

Hình 1.2: Cấu trúc của HTC – [CO
3
]
2-

Nhng l     c cân bng bi anion  lp
trung gian. lcit có kh i anion  lp trung gian. Ngoài nhng
anion, các phân t nh v  lp trung gian gia nhng lp hydroxid kim
loi.
n gia các lp hydroxit kim loi vi các anion  lp trung gian
và liên kt hydrogen gia các phân t c làm cho cu trúc ca hydrotalcite  bn
vng nhnh. Liên kt cng hóa tr ln xut hin gi các lp hydroxit có th to nên
mng polime hydroxit. Nn tích âm l
10
O
28
]
6-
) s làm cho
hp cht HT bn vi các anion hóa tr m
-
, [NO
3
]
-
).
Hydrotalcite phân hy hoàn toàn khi  nhi  hình thành hn hp oxid

 [25], [32]. c  lp trung gian b mt, k là tách hydroxyt và s
phân hy lp trung gian Cacbonat thành CO
2
. Vic loi b CO
2
và H
2
O t cu trúc
hydrotalcite, cui cùng cho hn hp oxid.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


1.2.2.2. Tính cht
Vùng không gian gia các lp hydroxyt gm các anion và các phân t c sp
xp mt cách h     o ra mt s tính ch   a các dng
hydrotalcite.
Tính chi anion:
t trong nhng tính cht quan trng ca các hp cht kép hydroxyt, dng
cu trúc này có th i vi mng ln anion bên trong bng nhng anion khác 
nhng trng thái khác nhau.
Phn c phát hin do s i giá tr ca khong cách lp
trung gian gia hai lp hydroxyt k cn. S i này có th liên h vi hình dng và
m n tích cng.
Do cu trúc lh trng nên hydrotalcite có kh 
phân tán anion rt ln và tr thành mt trong nhng loi cht ch y i anion.

Phn ng  dng cân bng sau:
[M
II
. M
III
.X ] + Y= [M
II
. M
III
.Y ] +X
S i anion trong hydrotalcite ph thuc ch y
n gia các li và mng
t do thp nht ca s hydrat hóa.
Hng s cân bm. S i thun li vi các
anion có m n tích cao. T nhng tính toán v hng s cân b
: OH
-
> F
-
> Cl
-
> Br
-
> NO
3
-
và CO
3
2-
> SO

4
2-
> MnO
4
2-
.
 có th i anion hoàn toàn, dung dch huyn phù hydrotalcite c khuy
liên tc vn tri.
pH ci hou kin lc ra và sy khô n quá
i anion. pH luôn luôn phi nm trong vùng tn ti bn ca lp hydroxyt và các
anion bù tr n tích.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


1.2u ch hydrotalcite (HT) [1],[5]
a) Phương pháp muối- oxid
Do bn cht ca các cht tham gia phn ng nên dn tên gi ca quá trình
tng hi - 
Phn ng chung c
M
II
O+xM
III
X
m-

3/m
+(n+1)H
2
O→M
II
1-x
M
III
x
(OH)
2
X
m
x/m
.nH
2
O+xM
II
X
m
2/m

c s dng l
 u ch [Zn-Cr-c thc hin bng cách cho huyn phù ca ZnO
phn ng vch CrCl
3
 nhi c
mt cht có thành phn hóa hc duy nhng vi công thc ZnCr(OH)
6
Cl.12H

2
O,
p cht HTu ch ra loi vt li
bng cách cho CrCl
3
và ZnO  dng bùn lng st và khuy trn trong 10 giu kin
 c mô phng trong phòng thí nghic
0,33
[Zn-Cr-Cl] có
trt t kém.
 u ch
các hp cht khác nhau t kim loi hóa tr II, hóa tr c bit là [Zn-Cr-
Cl], [Zn-Cr-NO
3
], [Zn-Al-Cl]
b) Phương pháp xây dựng lại cấu trúc
 ngh i Miyata, dung dch rn Mg
1-3x/2
Al
x
u ch
bng cách nung HTC [Mg-Al-CO
3
] khong t 500-800
o
n hc hydrat
hóa trong dung dc cha anion khác to ra mt HT mi.
 yu da trên s nung  nhi cao ca HT u. Hn
hc hydrat hóa tr li vi m to ra mt pha HT
mi.

Bên ct s HT c to thành t i ion.
c) Phương pháp đồng kết tủa
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


t trong nhng hc dùng nhiu
nh u ch HT bao gm s kt tng thi các hydroxyt ca hai hay nhiu cation
kim loi hóa tr c gi-
phi có ti thiu 2 hydroxyt kim loi cùng kt tng thi.
u tiên s du ch
c [Mg-Al-CO
3
] bng phn ng ca dung dch r và
Mor u ch [Mg-Al-CO
3
]; Miyata và Okada
 i mt vài tham s  ca các cht tham gia phn ng hoc
nhu kin lc ra và s kiu ch. Chính nhng yu t
này n s hình thành HT.
Thun lu tiên c u ch c HT vi thành
phnh. Trên lý thuyt, s có mng thi ca mng hydroxyt kim loi hóa
tr II và III cho phép chúng ta hi vng mt phm vi rng các hn hp hydroxid da trên s
kt hp khác nhau ca M
II
và M

III
a, các anion có th c nh mt cách d
dàng bng t l thích hp mui ca các kim long, hoc bng s ng kt ta
trong dung dch chng min là có mt s u kin thí nghim phc

c cng c chc chu trúc và các
tính cht hóa  lý ca các sn phu ch bi s ng kt ta ph thuc rt ln
vào các yu t tng h pháp kt ta, bn cht ca các cht tham
gia, n các cht tham gia, pH ca quá trình kt ta, nhi, thi gian phn ng, s
hin din ca tp chu kin lc ra và sy khô.
Đại học Khoa học tự nhiên Khoa hóa học


Luận văn Thạc sĩ

Nguyễn Thị Thu Trang


1.2.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước
1.2.3.1. Tình hình nghiên cu trên th gii
Hydrotalcite c phát hii Thn, Hochstetter
u tiên báo cáo v hydrotalcite [38]. Hydrotalcite c gi vi
cái tên hóa hc là nhôm, magie hydroxicacbonat.
Nhng nghiên cu ga Z. Wang và cng s ti Vin Hàn lâm
Trung quu s dng nano hydrotalcite ng cháy, kt qu
cho thy nano hydrotalcite  n ng ci thin tính ch
 bn un và kh ng cháy c].
Bin tính b mt hydrotalcite bc Qi Tao và các cng s ti
Via hóa, Vin Hàn lâm khoa hc Qung Châu, Trung Quc nghiên cu. B mt
hydrotalcite  c bin tính bng 3-aminopropyltriethoxysilan (APTS) b 

ng kt ta vi s có mt ca natri dodecyl sunfonat [30,31 ]. Các kt qu phân tích
cho thy có s gn silan lên b mt hydrotalcite, thông qua phn a
y phân vi OH trên b mt hydrotalcite. Vi n cht hong b mt,
dodecyl sunfonat thp, silan gn lên mt bên ngoài và cnh ca hydrotalcite và vi nng
 c gn lên c b mt bên ngoài và trong gia các lp.
p tng nghiên cu này nhóm tác gi A. Collazo và cng
s  ra rng hydrotalcite có kh c ch p ph sol -gel, mt vài
gi thuyt cho rn kh i anion ca chúng, kh 
te c hot hóa nhit [16]. Mt vài k thuc s d
phân loi hydrotalcite nung và không nung; bng ph nhiu x tia X (XRD), (FT-IR),
nhit vi sai, các tác gi ng c ch ca các lp ph sol  c pha
tp 10% hydrotalcite. Kt qu c, lp ph có cha hydrotalcitee hot hóa nhit có
kh o v chi lp ph cha hydrotalcite không hot hóa
nhit.