هیدروکسیدهای دولایه

رس، یک خاک طبیعی، قدیمی و فراوان با اندازه ذرات کمتر از ۴ میکرومتر برروی زمین است. خاک رس معمولاً حاوی مواد آلی و مواد معدنی فیلوسیلیکاتی است. خاک رس به دلیل ظرفیت بالای نگهداری آب، سمیت کم، قابلیت درج کردن و تخلخل بالا در زمینه‌های زیادی از جمله پزشکی، مصالح ساختمانی و غیر استفاده می‌شود. با توجه به نوع بار، رس می‌تواند به دو نوع تقسیم شود:۱) رس‌های کاتیونی که لایه بیرونی دارای بار منفی به همراه با کاتیون‌هایی در فضای بین لایه ای هستند مانند مونت موریلونیت و ۲) رس‌های آنیونی که بر خلاف رس‌های کاتیونی هستند و لایه بیرونی دارای بار مثبت به همراه آنیون‌هایی در فضای بین لایه ای می‌باشند مانند هیدوکسیدهای دو لایه ای (Layered double hydroxides).

هیدروکسیدهای دولایه‌ای (LDHs) دسته‌ای از رس‌های آنیونی با ساختار لایه ای است که فرمول کلی آن‌ها به این صورت می‌باشد AcBZAcB]n]که c نشان دهنده لایه‌هایی از کاتیون‌های فلزی، A و B لایه‌هایی از آنیون‌های هیدروکسیدی و z نشان دهنده آنیون‌های دیگر مانند یون کربنات، یون کلرید، یون نیترید و مولکول‌های خنثی مانند آب می‌باشد. ویژگی مهم ترکیبات LDH، ظرفیت بالای تبادل آنیونی است.

ساختار و فرمول ترکیبات LDH

LDH توسط دسته ای از ورقه‌های معدنی انباشته از لایه‌هایی مانند بروسیت (بروسیت‌ها: مواد معدنی شامل هیدروکسید منیزیم آبدار Mg(OH)2 و به رنگهای سفید، خاکستری و سبزرنگ) تشکیل شده‌است که در آن هر یون ²⁺Mg بصورت هشت وجهی توسط 6 یون هیدروکسید احاطه شده است . به دلیل جایگزین شدن یون های دو ظرفیتی در ساختار بروسیت توسط یون های سه ظرفیتی، لایه های هیدروکسید فلزی با بار مثبت تشکیل می شوند. ترکیبات LDH نوعی جامد میهمان- میزبان با فرمول کلی [M_1-x^{+2</supN_x+3> (OH)₂]+xyH_2O(X-n)_x/n می باشد که M+2 نشان دهنده یون های دو ظرفیتی و N+3 که نشان دهنده یون های سه ظرفیتی می باشد و این یون ها عمدتاً از دوره های سوم و چهارم جدول تنوبی می باشند. M+2 مانند ، Mg+2 Ca+2، Mn+2، Cu+2، Fe+2 و N+3 مانند Al+3، Fe+3، Ga+3 و غیره می‏باشند.X-n اشاره به آنیون های n ظرفیتی در بین لایه ها دارد. در فرمول مذکور x نسبت مولی بین یون های دوظرفیتی و سه ظرفیتی می باشد به اینصورت که (M+2/(M3++M+2 و معمولاً بین 0.4-0.2 می باشد. مقدار x به ترکیب LDH بستگی دارد؛ لذا این محدوده از x به عنوان بیشینه فاصله در نظر گرفته میشود.}