Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác hydroxit lớp kép ti zn mang trên sepiolite để xử lý phẩm màu trong nước

Nghiên cứu vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite, tổng hợp và ứng dụng trong xử lý phẩm màu, mang lại giải pháp hiệu quả cho môi trường.

• Tác giả: Hán Thị Phương Nga
• Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Tiến Thảo
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Xúc Tác Ti-Zn/Sepiolite: Tổng Hợp và Ứng Dụng Xử Lý Phẩm Màu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HYDROXIT LỚP KÉP (LDHs)
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MANG SEPIOLITE
• 1.3. PHẨM MÀU VÀ RHODAMINE B
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. TỔNG HỢP XÚC TÁC
• 2.2.2. NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC
• 2.2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.2.2.2. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X
• 2.2.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.2.2.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét
• 2.2.2.5. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua
• 2.2.2.6. Phương pháp hấp phụ - giải hấp phụ
• 2.2.2.7. Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến
• 2.2.3. THỰC NGHIỆM XỬ LÝ PHẨM MÀU RHODAMINE B TRONG NƯỚC
• 2.2.3.1. Khảo sát hấp phụ rhodamine B trên sepiolite
• 2.2.3.2. Oxi hóa rhodamine B bằng xúc tác trong điều kiện oxi không khí
• 2.2.3.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ rhodamine B
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. DÃY XÚC TÁC THỨ NHẤT: TiO2/SEPIOLITE
• 3.1.1. Kết quả nghiên cứu đặc trưng xúc tác
• 3.1.2. Khả năng xử lý phẩm màu rhodamine B trong nước trên TiO2/sepiolite
• 3.2. DÃY XÚC TÁC THỨ HAI
• 3.2.1. Kết quả nghiên cứu đặc trưng xúc tác
• 3.2.2. Oxi hóa rhodamine B trên xúc tác hydroxit lớp kép Ti-Zn-OH
• 3.2.3. Tổng hợp và đặc trưng dãy xúc tác hydroxit lớp kép Ti-Zn/sepiolite
• 3.2.4. Oxi hóa rhodamine B trên xúc tác Ti-Zn-OH/sepiolite
• 3.2.5. Thảo luận về hoạt tính xúc tác của hệ xúc tác Ti-Zn-OH/sepiolite trong phản ứng oxi hóa Rhodamine
• ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Vật Liệu Xúc Tác Ti Zn Sepiolite Giới Thiệu 55

Vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là xử lý nước thải chứa phẩm màu. Sự kết hợp giữa tính xúc tác dị thể của TiO2/ZnO và khả năng hấp phụ của Sepiolite biến tính tạo ra vật liệu có tiềm năng vượt trội. Vật liệu này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao, ổn định và thân thiện với môi trường hơn so với các phương pháp xử lý truyền thống. Bài viết này sẽ đi sâu vào quá trình tổng hợp và ứng dụng của vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite trong xử lý phân hủy phẩm màu. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng hydroxit lớp kép Ti-Zn (Ti-Zn-OH) thể hiện khả năng oxi hóa khử tốt hơn so với TiO2 và ZnO trong quá trình xử lý các chất hữu cơ trong nước. Do đó, vật liệu xúc tác trên có khả năng xử lý nước thải chứa phẩm màu một cách hiệu quả.

1.1. Cấu trúc và Tính chất Vật liệu Xúc tác Ti Zn Sepiolite

Vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite kết hợp ưu điểm của cả hydroxit lớp kép Ti-Zn và Sepiolite. Hydroxit lớp kép Ti-Zn (Ti-Zn-OH) có cấu trúc lớp đặc biệt với khả năng trao đổi ion và tính chất xúc tác. Sepiolite, một khoáng sét tự nhiên, đóng vai trò là chất mang, phân tán pha xúc tác Ti-Zn, tăng cường khả năng tiếp xúc với chất ô nhiễm. Sự kết hợp này tạo ra vật liệu có diện tích bề mặt lớn, khả năng hấp phụ cao và hoạt tính xúc tác tốt. Liên kết giữa các ion với lớp hydroxit là liên kết tĩnh điện. Không có giới hạn cho các anion nhưng các anion này phải thỏa mãn các điều kiện sau [40]: - Ôn định trong điều kiện hoạt động,...

1.2. Ưu điểm của Vật liệu Xúc tác Dị Thể Ti Zn Sepiolite

Xúc tác dị thể dựa trên Vật liệu nano xúc tác đang ngày càng được quan tâm bởi khả năng tái sử dụng, độ ổn định cao và hiệu quả xử lý tốt. Vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite không phải ngoại lệ. Khác với xúc tác đồng thể, xúc tác dị thể dễ dàng tách khỏi môi trường phản ứng, giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp. Sepiolite giúp phân tán tốt TiO2/ZnO, ngăn ngừa sự kết tụ và tăng cường khả năng tiếp xúc với phẩm màu. Vật liệu xúc tác dị thể giúp cải thiện khả năng xử lý phẩm màu so với TiO2 và ZnO độc lập, làm cho nó trở thành lựa chọn đầy hứa hẹn cho xử lý nước thải công nghiệp.

II. Tổng Hợp Vật Liệu Xúc Tác Ti Zn Sepiolite Phương Pháp 58

Quá trình tổng hợp vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định cấu trúc vật liệu xúc tác và tính chất xúc tác cuối cùng. Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu xúc tác khác nhau, mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý phẩm màu của vật liệu. Sepiolite thường được biến tính trước khi đưa vào quá trình tổng hợp để tăng cường khả năng tương tác với Ti-Zn. Luận án của Hán Thị Phương Nga đã nghiên cứu các phương pháp tổng hợp xúc tác này một cách chi tiết.

2.1. Phương Pháp Đồng Kết Tủa Trong Tổng Hợp Ti Zn Sepiolite

Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp vật liệu xúc tác. Trong phương pháp này, muối của Titanium và Kẽm được hòa tan trong dung dịch, sau đó kết tủa đồng thời trên bề mặt Sepiolite bằng cách điều chỉnh pH. Các yếu tố như nồng độ muối, pH, nhiệt độ và thời gian kết tủa đều ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu xúc tác, kích thước hạt và độ phân tán của TiO2/ZnO. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt thành phần và kích thước hạt của vật liệu nano xúc tác, từ đó tối ưu hóa hiệu quả xử lý phẩm màu. Phương pháp đồng kết tủa tạo ra các tinh thể LDHs là phổ biến nhất [18, 86].

2.2. Biến Tính Sepiolite và Ảnh Hưởng Đến Tính Chất Xúc Tác

Sepiolite biến tính đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng hấp phụ và tương tác với TiO2/ZnO. Các phương pháp biến tính thường bao gồm xử lý axit, kiềm hoặc nhiệt để thay đổi diện tích bề mặt, điện tích bề mặt và cấu trúc lỗ xốp của Sepiolite. Sepiolite sau biến tính có khả năng phân tán tốt hơn các hạt TiO2/ZnO, ngăn ngừa sự kết tụ và tăng cường tính chất xúc tác của vật liệu. Chất mang Sepiolite sẽ giúp vật liệu có khả năng xử lý nước thải tốt hơn.

III. Ứng Dụng Ti Zn Sepiolite Xử Lý Hiệu Quả Phẩm Màu Azo 59

Ứng dụng xử lý phẩm màu của vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite đang ngày càng được quan tâm do khả năng phân hủy phẩm màu hiệu quả. Phẩm màu azo và phẩm màu hoạt tính là những chất ô nhiễm phổ biến trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm. Vật liệu xúc tác này có khả năng phân hủy phẩm màu thành các chất ít độc hại hơn thông qua phản ứng quang xúc tác. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng Ti-Zn/Sepiolite có hiệu quả vượt trội so với TiO2 đơn thuần trong việc xử lý nước thải công nghiệp. Kết quả nghiên cứu của Hán Thị Phương Nga cung cấp những bằng chứng cụ thể về hiệu quả ứng dụng này.

3.1. Cơ Chế Phản Ứng Quang Xúc Tác của Ti Zn Sepiolite

Cơ chế phản ứng quang xúc tác của Ti-Zn/Sepiolite liên quan đến sự hấp thụ ánh sáng của TiO2/ZnO, tạo ra các cặp electron-lỗ trống (electron-hole pairs). Các lỗ trống có tính oxi hóa mạnh, có khả năng oxi hóa trực tiếp phẩm màu hoặc gián tiếp thông qua các gốc tự do như OH•. Sepiolite đóng vai trò quan trọng trong việc hấp phụ phẩm màu lên bề mặt vật liệu, tăng cường khả năng tiếp xúc với các trung tâm xúc tác. Cơ chế phản ứng xúc tác được thực hiện qua quá trình oxi hóa.

3.2. Ảnh Hưởng của pH và Nồng Độ Phẩm Màu Đến Hiệu Quả

Ảnh hưởng của pH và ảnh hưởng của nồng độ phẩm màu là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý phẩm màu của Ti-Zn/Sepiolite. pH tối ưu thường nằm trong khoảng 6-8, nơi mà TiO2/ZnO có điện tích bề mặt phù hợp để hấp phụ phẩm màu. Nồng độ phẩm màu quá cao có thể làm bão hòa bề mặt xúc tác, giảm hiệu quả xử lý. Việc điều chỉnh pH và nồng độ phẩm màu phù hợp là cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả của quá trình xử lý nước thải.

IV. Đánh Giá Độ Bền và Tái Sử Dụng Ti Zn Sepiolite Tiềm Năng 60

Độ bền vật liệu xúc tác và khả năng tái sử dụng vật liệu xúc tác là những yếu tố then chốt để đánh giá tính kinh tế và bền vững của vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite. Vật liệu cần duy trì tính chất xúc tác sau nhiều chu kỳ sử dụng. Các nghiên cứu về tái sử dụng vật liệu xúc tác thường bao gồm việc đánh giá sự suy giảm hiệu quả xử lý phẩm màu sau mỗi chu kỳ và các phương pháp tái sinh vật liệu. Đề tài của Hán Thị Phương Nga đã đề cập đến vấn đề này, mở ra hướng nghiên cứu mới về vật liệu xúc tác bền vững. Tái sử dụng là một yếu tố quan trọng để giảm chi phí xử lý nước thải.

4.1. Phương Pháp Đánh Giá Độ Bền Vật Liệu Xúc Tác Ti Zn Sepiolite

Độ bền vật liệu xúc tác thường được đánh giá thông qua các thử nghiệm lặp đi lặp lại, trong đó vật liệu được sử dụng để xử lý phẩm màu trong nhiều chu kỳ. Sau mỗi chu kỳ, hiệu quả xử lý được đo đạc và so sánh. Các phương pháp đặc trưng vật liệu xúc tác như XRD, SEM, TEM, BET cũng được sử dụng để theo dõi sự thay đổi cấu trúc vật liệu xúc tác và diện tích bề mặt sau các chu kỳ sử dụng. Các phân tích giúp đánh giá khả năng tái sử dụng vật liệu xúc tác.

4.2. Tái Sinh Vật Liệu Xúc Tác và Khôi Phục Hoạt Tính Xúc Tác

Khi hiệu quả xử lý phẩm màu của Ti-Zn/Sepiolite giảm sau nhiều chu kỳ sử dụng, cần có các phương pháp tái sinh vật liệu. Các phương pháp tái sinh thường bao gồm rửa vật liệu bằng dung môi, nung ở nhiệt độ cao hoặc xử lý bằng ánh sáng UV. Mục đích của việc tái sinh là loại bỏ các chất bám trên bề mặt xúc tác và khôi phục hoạt tính xúc tác ban đầu. Việc lựa chọn phương pháp tái sinh phù hợp sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của vật liệu và giảm chi phí xử lý nước thải.

V. Ti Zn Sepiolite Nghiên Cứu Tương Lai Xử Lý Ô Nhiễm Phẩm Màu 57

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác Ti-Zn/Sepiolite đã mở ra những hướng đi đầy tiềm năng trong xử lý ô nhiễm phẩm màu. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để đưa vật liệu xúc tác này vào ứng dụng thực tế. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình tổng hợp, nâng cao độ bền vật liệu xúc tác, và mở rộng phạm vi ứng dụng cho các loại phẩm màu khác nhau. Vật liệu xúc tác có tiềm năng trở thành một giải pháp hiệu quả và bền vững cho vấn đề ô nhiễm phẩm màu trong xử lý nước thải.

5.1. Tối Ưu Hóa Quá Trình Tổng Hợp Ti Zn Sepiolite

Việc tối ưu hóa quá trình tổng hợp là rất quan trọng để tạo ra vật liệu xúc tác có cấu trúc vật liệu xúc tác và tính chất xúc tác tốt nhất. Các yếu tố cần được tối ưu hóa bao gồm tỷ lệ Ti/Zn, loại chất mang, phương pháp biến tính, nhiệt độ và thời gian nung. Sử dụng các kỹ thuật đặc trưng vật liệu xúc tác để theo dõi sự thay đổi cấu trúc và tính chất của vật liệu trong quá trình tổng hợp.

5.2. Mở Rộng Ứng Dụng Cho Các Loại Phẩm Màu Khác

Nghiên cứu nên mở rộng phạm vi ứng dụng của Ti-Zn/Sepiolite cho các loại phẩm màu khác nhau, bao gồm cả phẩm màu azo, phẩm màu hoạt tính và các loại phẩm màu phức tạp khác. Đánh giá hiệu quả xử lý của vật liệu đối với từng loại phẩm màu và điều chỉnh quá trình tổng hợp để tối ưu hóa hiệu quả xử lý cho từng loại phẩm màu. Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để xác định sản phẩm phân hủy phẩm màu và đánh giá tính an toàn của quá trình xử lý.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1. TONG QUAN VE VAT LIEU HYDROXIT LỚP KEP (LDHs) 1. Giới thiệu về vat liệu hydroxit lớp kép (LDHs) Các hydroxit lớp kép (Layered Double Hydroxides — LDHs) đã được biết đến từ hơn 150 năm trước đây. Công thức chung của các LDHs là: [M”*).

Chúng còn được gọi là vật liệu giống hiđrotalcite hay đơn giản là vật liệu hiđrotalcite (HT) theo tên gọi của một khoáng sét trong họ, ton tại trong tự nhiên với công thức chính xác là MgsAlz(OH)ieCOa. Trong những năm gần đây, các vật liệu dạng hydroxit lớp kép (LDHs) được quan tâm nghiên cứu do cấu trúc đặc biệt của chúng. Về bản chất, các lớp hydroxit trong hệ vật liệu này chồng xếp lên nhau và xen giữa các lớp hydroxit là các anion hữu cơ hoặc vô cơ. Lớp xen giữa 2 lớp hydroxit cũng có thê là chất trung tính hoặc cation (lớp hydroxit hoặc muối của hydroxit) hoặc anion hữu cơ/vô cơ hoặc cả hai.

Trong trường hợp chứa cả anion hữu cơ và vô cơ, chúng được gọi là vật liệu lai hữu cơ — vô cơ (OIHM) [26]. Nhờ đó, vật liệu 2 lớp hydroxit có khả năng trao đổi anion và hỗ trợ xúc tác oxi hóa — khử [63]. Cấu trúc của vật liệu hydroxit lớp kép LDHs Cấu trúc của LDHs tương tự các hydroxit đơn giản của kim loại hóa trị hai, chăng hạn như brucite Mg(OH)›, trong đó tắm hydroxit được hình thành bởi sự kết hợp của các bát diện M(OH)s (M = Mg, Ca, Cd, Fe, Ni, Cu.) nối với nhau ở các cạnh theo kiểu cau trúc Cdl›. Lớp hydroxit: là hỗn hợp của các hydroxit của các kim loại hóa tri (TT) và hóa tri (IID), tại đỉnh là các nhóm OH, tâm là các kim loại hóa tri 2 và 3, có cấu trúc tương tự như cấu trúc brucite trong tự nhiên.

Trong lớp hydroxit một phần kim loại hóa tri (II) được thay thế bởi kim loại hóa trị (HD nên lớp hydroxit mang điện dương và được bù bởi anion CO3* xen giữa các lớp. Trên thực tế, vật liệu LDHs không đơn thuần chỉ chứa kim loại hóa trị II mà thường có mặt thêm một nguyên tố kim loại hóa trị III, thông thường là hệ gồm magiê và nhôm hydroxit (còn gọi là hidrotalcite) [35]. Các tắm kim loại hydroxit đan xen lần lượt tạo thành cấu trúc lớp LDHs. Khoảng không gian giữa 2 tam hydroxit liền kề chứa các phân tử nước hấp phụ và anion vơ cơ hay hữu cơ tùy thuộc vào thành phần nguyên tố hóa tri IIIL Nếu như trong tam hydroxit có mặt ion hóa trị II dẫn đến hiện tượng dư thừa điện tích đương trong công thức câu tạo hydroxit.

Do đó, các anion vô cơ như cacbonat, sulfat, nitrat. được chèn vào khoảng không gian giữa 2 lớp hydroxit lién ké dé trung hoa dién. Vi thé, trong vật liệu LDHs luôn có mặt các anion va các phân tử nước nam giữa 2 lớp hydroxit. Liên kết giữa các ion với lớp hydroxit là liên kết tĩnh điện.

Không có giới hạn cho các anion nhưng các anion này phải thỏa mãn các điều kiện sau [40]: - Ôn định trong điều kiện hoạt động, - Phù hợp giữa kích thước anion và hình học hoặc hình học với thể tích không gian của lớp đan xen giữa 2 lớp hydroxit liền kề. Một lượng lớn anion có thé được chèn vào không gian giữa các lớp như: - Anion đơn: CO”, OH’, F, Cl, Br, I, NO*, CIO* - lon phức halogen: [NiCl4] 7, [CoC] 4] 7, [IrCl 6] * - Ion phức Xyanua: [Fe(CN) 6] *, [C(CN) 6] *, [Mo(CN) s]*. - lon phức oxo:: [Mo0,(0,CC(S)Ph;)3] - Các hợp chat Macroclinical: metalloporphyrins, metallophthalocyanines. - Oxometalat: chromat, vanadat, molybdat.

- Anion hữu cơ hoặc các polyme: anion của axit adipic, axit oxalic, axit malonic hoặc polyacrylate v. Lưu ý rằng có sự khác biệt rất rõ giữa các nhóm vô cơ và hữu cơ. Các anion nhóm vô cơ thích hợp cho các lớp đan xen kích thước nhỏ trong khi các ion hữu co phù hợp cho các lớp đan xen lớn hơn. Nói chung, các anion đơn giản được sử dung (CO7, OH’, halogenua.) thường hay gặp hơn cả dé trung hòa điện tích dư thừa trong LDHs [43, 49].

Lớp xen giữa hai tắm hydroxit bát diện cứ thế luân phiên xếp chồng lên nhau làm cho LDHs có cấu trúc lớp, lớp hydroxit liên kết với lớp xen giữa bang lực hút tĩnh điện (hình 1. Liên kết giữa các phân tử nước và các anion trong lớp xen giữa là liên kết hiđro. Các anion và các phân tử nước trong lớp xen giữa được phân bố một cách ngẫu nhiên và có thé di chuyên tự do không định hướng, các anion khác có thé thêm vào hoặc bị loại bỏ trong lớp xen giữa nhưng không làm thay đổi tinh chất của LDHs. Khoảng cách lop co bản t Lop xen giữa © Cac amon A” @ Các phân ty nước | Lớp Brucite @ Cation kim loại MỸ” hoặc M** © Cac anton OH Hình 1.

Hình dang cấu trúc lép của LDHs[35] 1. Tính chất của LDHs e_ Tính chất trao đôi ion Các đa kim loại hay các oxit kim loại trong dung dịch có sức hấp dẫn rất lớn với các LDHs, do đó LDHs trở thành một trong những hợp chất chủ yếu dé trao đôi ion. Phương pháp trao đổi ion có dang sau: [M2*M3+A] + A”-=[M?*M3*A°]+ A- Trong đó A là anion lớp xen giữa A’ là anion cần trao đổi hoặc viết dạng rút gọn: HT-A’ + A = HT-AA’ HT-A: HT có 1 anion xen giữa A’ HT-AA’: HT có 2 anion xen giữa cùng tồn tại, do quá trình trao đổi không hoàn toàn, A không trao đôi hết với A’. Sự trao đôi thuận lợi với các anion có mật độ điện tích cao.

Sự trao đổi anion trong hydroxit lớp kép phụ thuộc vào các yếu tổ sau: - Sự tương tác tĩnh điện của lớp hydroxit tích điện dương với anion xen giữa và năng lượng tự do các anion cần trao đôi. - Ái lực trao đôi của lớp hydroxit với các anion cần trao đồi trong dung dịch và ái lực của lớp hydroxit với anion trong lớp xen giữa. - Cấu tạo cong kénh của ion cần trao đổi (A). - Hang số cân bang tăng khi bán kính anion giảm, trao đổi ion sẽ thuận lợi với các anion trong dung dịch có nồng độ cao.

- Quả trình trao đổi anion. - Anion hóa tri II được ưu tiên hơn anion hóa tri I và thời gian trao đôi cũng nhanh hơn. - Sự trao đổi ion còn có sự ưu tiên đối với các ion có cấu tạo giống với một trong những ion ban đầu. - Khả năng trao đổi anion còn phụ thuộc vào pH của dung dịch [86].

e Tính chất hấp phụ Cùng với khả năng trao đổi ion, tính chất hấp phụ cũng rất quan trọng để ứng dụng của vật liệu LDHs cho các quá trình vật lý. Các chất hấp phụ không chỉ phụ thuộc vào mật độ điện tích mà còn do sự hình thành các liên kết hiđro giữa lớp hydroxit và chất bị hấp phụ [63]. Các phương pháp điều chế LDHs LDHs có thé được điều chế trực tiếp từ các dung dịch muối kim loại, oxit kim loại hay điều chế từ những khoáng tự nhiên bằng cách trao đổi anion hay nung rồi hydrat hóa trở lại với một anion khác dé sap xép lại cấu trúc. Một số phương pháp đã được sử dung dé tổng hợp hydroxit lớp kép như: phương pháp muối — bazo, phương pháp muối — oxit, phương pháp đồng kết tủa.

trong đó phương pháp đồng kết tủa tạo ra các tinh thể LDHs là phổ biến nhất [18, 86]. * Phương pháp muối — bazo: Năm 1942, Feikenecht và Geber lần đầu tiên tông dãy các hidrotalcite [Mg — Al] từ hỗn hợp muối của hai kim loại trên với dung dịch bazơ kiềm khác nhau (COs?, SOz?, CH3COO)). Đây là phương pháp được sử dụng phô biến nhất dé điều chế hiđrotalcite carbonat (HTC) của hai (hoặc lớn hơn) cation kim loại hóa tri II và kim loại hóa tri I. Sau Feitkenecht và Geber phương pháp này được tiếp tục phát triển dựa trên sự thay đổi các thông số như: nồng độ các chất, điều kiện lọc, rửa và điều chỉnh pH.

Đây chính là những yếu tố quyết định sự hình thành của hidrotalcite carbonat (HTC) [124]. * Phương pháp muối — oxi: Phương pháp nay được Boehm, Steinle va Vieweger sử dụng lần đầu tiên năm 1977 dé điều chế các hydroxit lớp kép [Zn-Cr-Cl]. Quá trình thực nghiệm bao gồm tạo huyền phù ZnO từ lượng dư dung dịch muối CrCl trong vài ngày ở nhiệt độ phòng. Năm 1981 cũng với những tiền chất trên Lal và Howe đã điều chế hiđrotalcite [Zn-Cr-Cl] bang cách cho ZnO (ở dạng bột nhão) vào dung dich CrCl; và khuấy trong 10 giờ.

Tuy nhiên, kết quả không thu được sản phẩm tinh khiết do vẫn còn ZnO dư. Phương pháp muối — oxit còn được dùng điều chế các loại HTC khác như: [Zn-AI-CI]; [Zn-Cr-Cl]; [Zn-Cr-NOa]; [Zn-Al-NO3]. * Phương pháp dong kết tủa: Phương pháp này tông hợp hydroxit lớp kép từ hai muối kim loại. Cho hỗn hợp muối của hai kim loại vào dung dịch muối của kim loại kiềm có tính bazơ.

Hỗn hợp dung dịch được giữ ở pH không đổi trong quá trình điều chế. Các chất tham gia phản ứng được khuấy trộn với tốc độ không đổi trong quá trình phản ứng. Ưu điểm của phương pháp đồng kết tủa ở pH có định điều chế được LDHs, tinh thé có kích thước đều đặn, nhỏ (cỡ nanomet, micromet), độ đồng nhất cao, ít tạp chất, diện tích bề mặt lớn và tỷ trọng nhỏ. Tuy nhiên cấu trúc và tính chất hóa lý của sản phẩm còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: phương pháp kết tủa, bản chất và nồng độ của chất phản ứng, pH kết tủa, nhiệt độ và thời gian già hóa, độ tinh khiết, rửa tủa và say khô [31].

* Phương pháp sol-gel: Phương pháp sol-gel lần đầu tiên được đưa ra bởi Lopez và cộng sự dé tông hợp các mẫu Mg-Al hydroxit lớp kép. Quá trình này tao ra dung dịch huyền phù dạng keo (sol) sau đó tạo thành gel (gel) do các liên kết tạo tủa bên trong. Sự hình thành LDHs là kết quả của quá trình thủy phân alkoxide kim loại. Đầu tiên các alkoxide được hòa tan trong một dung môi hữu cơ rồi đưa nước vào từ từ tạo liên kết chéo.

LDHs được tổng hợp bởi kỹ thuật này có độ đồng nhất cao, điện tích bề mặt riêng lớn và độ xốp cao. * Phương pháp trao đổi anion: Câu trúc lớp của LDHs cũng có thê xem như là do các lớp mang điện tích dương xếp chồng lên nhau giữa các tầng anion, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán anion trong khoảng không gian xen giữa và làm cho vật liệu hydroxit dễ dàng trao đổi các ion vô cơ. Nhờ tính chất này người ta tong hợp hydroxit mới bằng cách trao đổi anion.