BIẾN TÍNH VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP INTERCALATION VÀ INSERTION ppt

Insertion vào cấu trúc của các oxýt kim loại.. Nguyên tắc: cho nguyên tử, phân tử, ion lạ guest xâm nhập vào một chất nền hostCác chất nền thường là chất có cấu trúc lớp, khung, rãnh …

CHƯƠNG 11 -BIẾN TÍNH VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP INTERCALATION VÀ

INSERTION

1 Intercalation vào cấu trúc lớp.

2 Insertion vào cấu trúc của các oxýt kim loại.

3 Trao đổi ion.

4 Kỹ thuật tiến hành – Các lĩnh vực ứng dụng.

Nguyên tắc: cho nguyên tử, phân tử, ion lạ (guest) xâm nhập vào một chất nền (host)

Các chất nền thường là chất có cấu trúc lớp,

khung, rãnh …

Æ Làm thay đổi kích thước của rãnh, khoảng cách giữa các lớp … và thay đổi tính chất của vật liệu

Vật liệu có cấu trúc khung, lớp, mạch

Trung hòa Trung hòa Trung hòa

Trung hòa Trung hòa

Trung hòa Điện tích âm

Điện tích âm Điện tích âm Điện tích âm

MX2( M = Ti, Zn, Hg, V, Nb, Ta, Mo, W; X = S, Se)

MPX3(M=Mg, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, In; X = S, Se)

Oxit – halogenua

MOX (M = Ti, V, Gc, Fe; X =Cl, Br)

Titanat (K2Ti4O9)

Silicat – alumosilicat

Caolinit (Al4Si4O10(OH)8)

Montmorillonit[m{M II [Si4O10](OH)2}.p[{M2III [Si4O10](OH)}.nH2O

Phosphat, hydrophosphat : VOPO4, Zr(HPO4)2

PHẢN ỨNG XÂM NHẬP

1.Phản ứng trực tiếp

Cho “chất khách” phản ứng trực tiếp với “chất chủ”

“chất khách”: pha hơi hay lỏng

“chất chủ” : pha rắn

2.Phản ứng trao đổi ion

“Ion chất khách” trao đổi với các ion trong “chất chủ”

(ion trong chất chủ phải đủ linh động)

Fullerene

HỢP CHẤT NỀN TRÊN CƠ SỞ MẠNG TINH THỂ GRAFIT

Grafite cho các ion xâm nhập á kím, kim loại, muối…

HỢP CHẤT NỀN TRÊN CƠ SỞ MẠNG TINH

THỂ GRAFIT

Grafite

Hợp chất xâm nhập K trong C 8 K

Æ Trong mạng grafit có sự dịch chuyển các lớp C nằm trùng nhau theo trục C

HỢP CHẤT NỀN TRÊN CƠ SỞ MẠNG TINH

THỂ FULLEREN

C60

Æ Fulleren kết tinh theo

mạng lập phương tâm mặt

C60 kết hợp được với kim loại kiềm, kiềm thổ Æ vật

liệu siêu dẫn trong đó kim loại nằm trong khối cầu

C60 kết hợp với phi kim như Br, O Æ nguyên tử phi

kim nằm phía ngoài khối cầu

C60Br 6

HỢP CHẤT NỀN TRÊN CƠ SỞ MẠNG TINH THỂ

DISUNFUA CỦA KL CHUYỂN TIẾP

Hợp chất disunfua của kim loại chuyển tiếp của nhóm IV, V, VI

có cấu trúc lớp VD: TiS 2

Æ Có thể cho ion hay nguyên tửkhác xâm nhâp vào giữa lớp S –

S , chất khách chỉ cần thắng lựcvanderwalls giữa hai lớp S

Ví dụ:

Cấu trúc lớp TiS Cấu trúc lớp LiTiS2

HỢP CHẤT NỀN TRÊN CƠ SỞ MẠNG TINH THỂ DISUNFUA CỦA KL CHUYỂN TIẾP

Thường dùng phản ứng ở nhiệt độ phòng trong dung môi hữu cơ

Æ Li + xâm nhập vào làm giãn nở mạng lưới và khử Ti +4

đến Ti +3

Æ Có thể dùng phản ứng điện hóa để xâm nhập Li

vào TiS 2

Ngoài ra có thể tiến hành phản ứng xâm nhập với

nhiều chất chủ khác nhau như: cao lanh, Ta 2 S 2 C;

NiPS 3 ; FeOCl; V 2 O 5 ; MoO 3 ; WO 3 ; TiO 2 , MnO 2 …

PHẢN ỨNG XÂM NHẬP

Vật liệu Na 2 O.n Al 2 O 3

- 4 lớp đủ ion O 2- xếp khít Æ Al 3+ nằm ở hốc bát diện

- 1 lớp thiếu ion O

2-Æ Ion Na + ở giữa lớp

O 2- không xít chặt

Æ Na + có thế dịch chuyển

Khi giữ Na 2 O.nAl 2 O 3 trong muối nitrat nóng chảy (khoảng

300 o C) có thể xảy ra phản ứng trao đổi sau:

Na2O.nAl2O3 + 2M + NO 3− M2O.nAl2O3 + 2NaNO3

Sơ đồ trao đổi ion và đất sét được chống

Reducing Polar Solvent

O

O O

O

O O

O

O O

Tổng hợp composite