Bài thuyết trình: Phương pháp tổng hợp nano clay hữu cơ

Chia sẻ: Cún Xù | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp biến tính hữu cơ hoá khoáng sét, phản ứng trao đổi ion, chế tạo vật liệu nano clay hữu cơ,... là những nội dung chính trong bài thuyết trình "Phương pháp tổng hợp nano clay hữu cơ". Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài thuyết trình để nắm bắt chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình: Phương pháp tổng hợp nano clay hữu cơ

Phương pháp tổng hợp nano clay hữu cơ Sinh viên: Đỗ Thị Nga Bùi Thị Hiền Lớp: Công nghệ kỹ thuật hóa học K10
1. Phương pháp biến tính hữu cơ hoá khoáng sét  Khoáng sét có rất nhiều ứng dụng thực tiễn dựa trên cơ sở việc biến tính bề mặt của sét rất dễ dàng. Gần đây các nhà khoa học đã sử dụng khoáng sét với thành phần chính là Montmorillonit để làm vật liệu gốc chế tạo vật liệu nanocomposit hữu cơ lai vô cơ.
Có nhiều cách cải biến khoáng sét bentonit 2 :1 trong đó bao gồm cải biến làm tăng tính chất của khoáng sét như : Sự hấp thụ bề mặt. Trao đổi ion với các cation vô cơ và những tổ hợp hữu cơ. Trao đổi ion với các cation hữu cơ. Liên kết anion vô cơ với hữu cơ. Ghép các hợp chất lai hữu cơ lại với nhau. Phản ứng với các axit Polyme hóa các lớp với polyme hóa nội hạt Tách lớp và tái kết tụ của khoáng sét tẩy bẩn Các phương pháp xử lý vật lý như làm khô lạnh chân không, siêu âm, plasma.
Nhóm đầu Nhóm đuôi R R MMT + + + + MMT Na Na Na Na + MMT + Na+ Na+ Na+ Na MMT MMT Mô hình hóa hữu cơ khoáng sét
2. Phản ứng trao đổi ion Biến tính clay là chuyển các clay từ dạng ưa nước sang ưa hữu cơ với những gốc thế hữu cơ khác nhau và có khả năng trương nở trong dung môi hữu cơ, khuếch tán và tương hợp tốt trong các polyme thông qua quá trình hòa tan trong dung môi hữu cơ hoặc quá trình nóng chảy. Quá trình tương tác giữa các chất MMT hữu cơ với các dung môi hữu cơ hóa MMT tạo lên vật liệu ưa dầu. Đấy chính là quá trình trao đổi ion Na+, K+ với nhóm mang điện tích dương, phần đầu của hợp chất hữu cơ mà điển hình là nhóm amonium với phần đuôi là các gốc hữu cơ khác nhau. Phần đuôi của hợp chất có tính ưa dầu là tác nhân đẩy xa khoảng cách giữa các lớp khoáng sét.
Trong dung dịch nước phản ứng hữu cơ hóa khoáng sét phụ thuộc nhiều vào quá trình trương nở của MMT. Quá trình này có thể chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn 1: khoảng cách giữa các lớp sét tăng 1 2,2A0, nguyên nhân do hiện tượng hidrat hóa các ion dương Na+, K+. Giai đoạn 2: MMT chứa các ion (+) hóa trị 1 tiếp tục trương nở hình thành lực phát tán trên bề mặt do hình thành lớp điện tích kép. Lực này lớn hơn lực Van der Walls dẫn tới tách li các lớp MMT. Lực liên kết chính là lực phần dưới lớp trên với mặt trên lớp dưới, trạng thái này hình thành như dạng paste hoặc gel. Khi lượng nước càng tăng thì liên kết bề mặt “dưới” – “trên” các lớp yếu đi dẫn tới trạng thái tách li. Phản ứng hữu cơ hóa MMT được thực hiện ở giai đoạn này bằng phản ứng trao đổi ion: MMTNa+ + R4N+X MMTN+R4 + Na+X.
 Phản ứng trên chỉ xảy ra với khoáng sét có cấu trúc 2:1, đặc biệt Montmorillonite (MMT) và Vermeculite có dung lượng trao đổi ion lớn nhất tương đương 80100 meq/100g và 100 150meq/100g. điểm chảy Công thức hoá học Tên gọi (0C) CH3N+H3Cl Methylamine hydrochloride 228 CH3 (CH2)2 NH2 Propyl amine 83 CH3 (CH2)3 NH2 Butyl amine 50 CH3 (CH2)7 NH2 Octyl amine 3 CH3 (CH2)9 NH2 Decyl amine 13 CH3 (CH2)11 NH2 Dodecyl amine 30 CH3 (CH2)15 NH2 Hexadecyl amine 46 CH3 (CH2)17 NH2 Octadecyl (hoặc Stearyl) amine 57 HOOC (CH2)5 NH2 Axit 6 Aminohexanoic 205 HOOC (CH2)11 NH2 Axit 12 Aminododecanoic 186 Một số chất hữu cơ làm tác nhân ưa dầu hoả khoáng sét
3. Chế tạo vật liệu nano clay hữu cơ
Sơ đồ công nghệ chế tạo vật liệu nano clay hữu cơ Clay bột Nước Khuếch tán trong nước Thành phẩm Khuấy trộn (clay dạng huyền phù) Sấy khô Dung dịch alkyl amoni Trao đổi 800C ion Lọc Lọc Rửa
 Vật liệu nano MMT hữu cơ hay nano clay hữu cơ được chế tạo dựa vào cơ chế phản ứng trao đổi ion, giữa cation hữu cơ amoni với ion kim loại Na+ hoặc K+ tồn tại trong lớp giữa cấu trúc MMT. Tác nhân để chế tạo nano clay hữu cơ được sử dụng chủ yếu là alkylamoni với bậc thế có thể là bậc 1, bậc 2, bậc 3.  Ion alkylamoni có thể trao đổi hoàn toàn với các cation trên bề mặt. CnH2n+1N+H3Cl + MMTNa+ MMTN+H3CnH2n+1 + NaCl (MMTN+H3CnH2n+1: Sét hữu cơ)  Khả năng trao đổi phụ thuộc: điện tích và kích thước của các phân tử amin. Với nhóm alkyl có kích thước càng dài càng đẩy xa khoảng cách, cấu tạo gốc R càng cồng kềnh thì khả năng trao đổi càng khó, mặt khác R như nhau khoảng cách
3.2 Ảnh hưởng của một số nhóm thế trong muối amoni Kết quả nghiên cứu nhiễu xạ Ronghen cho thấy ảnh hưởng của gốc thế khi có cùng số cacbon thì khoảng cách giữa hai lớp MMT tăng lên theo thứ bậc của amoni.
4. Các phương pháp phân tích cấu trúc 4.1 Phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại là phương pháp nhanh nhạy để có thể nghiên cứu cấu trúc nano clay hữu cơ.
Bằng việc xác định phổ hồng ngoại của vật liệu clay – bentonit và nanoclay hữu cơ chứng minh được sự hình thành nano clay hữu cơ từ phản ứng hữu cơ hóa clay.
4.2 Hình thái học
Với độ phân giải cao ta thấy các lớp clay sắp xếp xen kẽ bởi những hợp chất hữu cơ. Những nano clay này có khả năng phân tán cao trong môi trường hữu cơ polyme.
5. Tính chất ưa dầu của clay hữu cơ
5.1 Sự phụ thuộc hiệu số hấp thụ nước với số lượng cacbon trong gốc thế alkyl Tính chất hấp thụ nước của MMTR với số cacbon khác nhau
5.2 Sựượ Số l ph ụ thuộc c ng nhóm th ủa hiệều s ế càng nhi ố hấp thụ n u (trialkyl) thì hi ướốc ệu s hấp thụ nước giảm nhưng không lớn lắm và khả năng của nano clay hữu cơ vào số nhóm thế khuếch tán và trùng hợp polyme càng cao. alkyl