Sét hữu cơ là sản phẩm được tạo thành bởi sự thay thế cation vô cơ trong một số sét thuộc nhóm smectit có thể trao đổi với cation hữu cơ của nhiều dạng khác nhau. Cation hữu cơ được sử dụng bao gồm các cation amoni hữu cơ (bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4, mạch thẳng, mạch nhánh, mạch vòng), các aminoaxit, ancol… trong đó các cation amoni hữu cơ bậc 4 được dùng nhiều nhất. Cụ thể các loại khoáng sét MMT, beidelit, nontronit đã được chế hóa với các dung dịch muối amoni hữu cơ khác nhau. Khoáng sét hấp phụ các cation hữu cơ, làm tăng khoảng cách giữa các lớp so với cùng loại khoáng sét đã được làm bão hòa bởi các cation nhỏ hơn như canxi hoặc hiđro. Liên kết của các cation hữu cơ với lớp silicat của MMT tạo thành một tập hợp hữu cơ - vô cơ, có tính chất đặc biệt là ưa hữu cơ, nên có khả năng hấp phụ các hợp chất hữu cơ
trong môi trường lỏng trội hơn hẳn khiến chúng trở thành tiềm năng hữu ích trong nhiều ứng dụng.
Các nghiên cứu về tương tác giữa các khoáng sét và các hợp chất hữu cơ đã được thực hiện từ những năm đầu của thế kỉ XX và tăng lên không ngừng về số lượng và đa dạng về đề tài.
Năm 1939, Gieseking nhận thấy xanh metylen có khả năng thay thế cation giữa các lớp sét. Kết quả này mở ra khả năng sử dụng các ion amoni (NH3R+, NH2R2+, NHR3+ và NR4+) vào cơ chế trao đổi ion trong khoáng sét. Cho nên các hợp chất hữu cơ phân cực khi tiếp xúc với khoáng sét sẽ dễ dàng đẩy và chiếm chỗ các phân tử nước nằm ở khoảng không gian giữa hai phiến sét. Các phân tử phân cực liên
kết yếu với oxi bề mặt của đỉnh tứ diện SiO4 nằm trong đơn vị cấu trúc sét bằng lực
Van-đec-van. Do vậy các phân tử hữu cơ phân cực trên bề mặt phiến sét rất linh động và dễ dàng bị thay thế bằng các phân tử khác. Khác với chất hữu cơ phân cực, cation hữu cơ thay thế các cation vô cơ nằm ở giữa hai phiến sét và liên kết chặt chẽ với bề mặt phiến sét. Sự tương tác này được gọi là hấp phụ trao đổi ion. Nguyên tử nitơ của cation hữu cơ gắn chặt vào bề mặt phiến sét còn đuôi hiđrocacbon sẽ thay thế vị trí các phân tử nước đã bị hấp phụ từ trước và nằm song song hoặc vuông góc với bề mặt sét. Điều này xảy ra tương tự với các ion photphoni. [2]