Синтез и анионообменные свойства гидроксидов металлов со структурой типа брусита и гидроталькита

• Автор: Нагорный, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 134 с.

Содержание
Введение
1. Современные представления о взаимодействии между анионами и гидроксидами металлов со структурой типа брусита и гидроталькита.
1.1. Общие представления о гидроксидах металлов со структурой типа брусита и гидроталькита.

1.1.1. Состав и структура.

1.1.2. Методы получения.

1.1.3. Свойства и применение

1.2. Анионы, их формы состояния и устойчивость в водных растворах.

1.2.1. Простые анионы и оксоанионы

1.2.2. Цианидные комплексные анионы.

1.2.3. Галогенидные комплексные анионы

1.2.4. Другие комплексные анионы
1.3. Природа взаимодействия между анионами и гидроксидами металлов со структурой типа брусита и гидроталькита
1.4. Задачи исследования
2. Методики исследования
2.1. Методика получения гидроксидов металлов со структурой типа брусита и гидроталькита
2.2. Методики исследования сорбционных свойств
2.3. Методика исследования кинетики сорбции.
2.4. Физикохимические методы исследования
2.4.1. Методика рентгенофазового анализа
2.4.2. Методика ИК спектроскопического анализа
2.4.3. Методики химического анализа.
2.6. Метрологическое обеспечение эксперимента.
2.7. Статистическая обработка результатов измерений.
3. Теоретический прогноз результатов взаимодействия анионов с гидро
ксидами металлов
3.1. Оценка относительной способности комплексных анионов взаимодействовать с гидроксидами металлов по методу СандерсонаЛи важа
3.2. Оценка механизма взаимодействия анионов с гидроксидами металлов со структурой типа гидроталькита.
4. Результаты экспериментального исследования сорбции анионов гидроксидами металлов со структурой типа брусита и гидроталькита
4.1. Сорбция анионов рОН2 типичным представителем гидроксидов металлов со структурой типа брусита
4.1.1. Определение относительной способности анионов к сорбционному взаимодействию с РМОН2 и выявление специфических реакций, ответственных за процесс сорбции.
4.1.2. Особенности сорбционного взаимодействия цианидных комплексных анионов железа II, III с РГЛОН
4.1.3. Особенности сорбционного взаимодействия галогенидных комплексных ионов ртути II с РЫ1ОН
4.2. Сорбция хроматионов двойным магнийхромовым III гидроксидом со структурой типа гидроталькита.
5. Кинетика сорбции анионов на гидроксидах металлов со структурой типа брусита и гидроталькита.
6. Общая характеристика анионообменных свойств гидроксидов со структурой типа брусита и гидроталькита
7. Использование сорбентов на основе гидроксидов металлов П, III в
решении прикладных задач.
Заключение.
Выводы.
Библиография


Результаты проводившихся до настоящего времени исследований по гидроксидам металлов со слоистой структурой, обобщены в публикациях обзорного характера Чалого 1, КабанессОтт 2, Ривса 3. Интересующие нас гидроксиды можно чтко разделить на две группы. К первой относятся индивидуальные и смешанные гидроксиды двухвалентных металлов со структурой типа брусита см. Рис. Схематичное изображение структур типа брусита МмОН2 а и гидроталькита Мп,. М,х0Н2хХ1Пхт пНх, где Хт анион б. Сведения о структурных характеристиках гидроксидов металлов со структурой типа брусита, относящихся к первой рассматриваемой в настоящей работе группе, имеются во многих работах 1, 4. Для наиболее распространнных гидроксидов они представлены в таблице 1. Все эти гидроксиды имеют гексагональный тип симметрии рештки и обладают одинаковой структурой типа брусита МОН2. Структуру типа брусита МОН2 относят к типу С6Сс2, пространственная группа УЗс Р Згп 1 . Структура брусита имеет типичный слоистый мотив строения. Ионы ОН соединяются по принципу плотнейшей гексагональной упаковки в двухслойные плоские пакеты, параллельные базисной плоскости 1. Октаэдрические пустоты между гидроксидионами заполняют ионы М2. ОН снизу и 3 иона ОН сверху вокруг каждого катиона. Атомы О в структуре брусита находятся в искажнном тетраэдре из трх атомов и одного атома Н. Поскольку связи атома О образуются за счт гибридных Бр3 орбиталей, у него не остатся свободных электронных пар. Такие атомы кислорода не могут быть акцепторами водородной связи. Поэтому водородная связь между ОНгруппами соседних слоев не возникает , 9. Слои связываются между собой остаточными вандерваальсовыми силами. ОН О
Рис. Однако ОНгруппы, характеризующиеся координационной ненасыщенностью атомов О, сохраняют протонодонорные свойства, что определяет их способность образовывать водородные связи типа МО1Н. О. Известно образование гидратированного гидроксида никеля II аЗМН2Н. Образование водородных связей по типу, представленному на рис. Н в межслоевые пространства бруситовой струкутры. Межплоскостные расстояния структуры становятся расширенными. Так, межплоскостные расстояния 1оо1 Для аЗЫН2Н равны 0. ОН2 они составляют 0. Однако соединение аЗН1ОН2 Н крайне неустойчиво, при нормальных условиях оно превращается в обычный рОН2 . Сведения об образовании таких же гидратированных соединений на основе других гидроксидов металлов, обладающих структурой типа брусита, отсутствуют. Основные соли металлов гидроксиды которых рассмотрены выше, сохраняют слои бруситового типа, но межслоевые расстояния имеют увеличенные размеры по сравнению с соответствующими гидроксидами МОН2. В эту группу попадают не только основные соли М2, Мп2, М2, Ре2, Со2, С2, гидроксиды которых имеют структуру типа брусита. Си и Хп . Примеры основных солей с гексагональной слоистой структурой типа С6 и их структурные характеристики приведены в таблице 2. Структура гидроксидов МОН2 по 1. МОН2 0. МпОН2 0. СоОН2 0. ОН2 0. РеОН2 0. СОН2 0. МбОНС. З МбОНоС1о. МпОН 1. МпОН,. С1о. РеОН,. С1о. РеОН1. С.5о 0. ОН 1 1ОН1. С1о. Ы1ОН1,. ВГо. Н1ОН1. Вг0. ЩОН1. ГУЮзо. ОН1. ГуЮз0. СоОН МОзо. СоОН. К0. СоОН,. СоОН,. Сс1ОН 1. С1о. Сс1ОН1. НОзо. СиОНС СиОН1. С.5о 0. СиОНз2СЫОз2 СОНзоОозоОз. ХпОНР ОН, 0. Ю4. ОН1. СЮ4о. Примечание для некоторых соединений параметры кристаллической рештки увеличены, исходя из кристаллохимических соображений. Поэтому сделан перерасчт с целью получения сопоставимых величин. Обращает на себя внимание параметр рештки со. Наименьшие его значения наблюдаются у чистых гидроксидов, так, например у СбОНг и ОН2 с0 равны соответственно 0. У основных солей, включающих в качестве аниона Р, СГ, Вг, параметр с0 становится равным значению в интервале нм. Наличие в составе основных солей оксоа
нионов 1Ч СЮ4 вызывает рост параметра с0 до нм. Рост параметра Со связан с расширением межслоевых пространств структуры. В структуре гидроксонитрата никеля II ОН 3. Жзоо. О из групп ОГ замещает ОНион в бруситовом слое . Остальная часть аниона остатся в межслоевом пространстве, что приводит к резкому расширению межслоевых пространств см. З. Замещение ионов ОН анионами Жз происходит случайным образом, сверхструктура не проявляется. Рис.