Eine neue einstufige, umweltfreundliche und wirtschaftliche Methode zur Herstellung von geschichteten Doppelhydroxiden

Geschichtete Doppelhydroxide (LDHs) haben eine einzigartige Struktur und viele Vorteile, die dazu geführt haben, dass sie in Bereichen wie Katalyse, Umweltmanagement und medizinischen Anwendungen weit verbreitet sind. Typischerweise werden lösliche Metallsalze, wie Metallnitrate, als Ausgangsmaterialien für die Synthese von LDHs verwendet, aber sie sind relativ teuer und können aufgrund ihrer explosiven Natur unbequem zu lagern und zu transportieren sein.

In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Magnetresonanzbuchstabenskizziert eine Gruppe von Forschern aus China einen neuen Syntheseansatz, den sie entwickelt haben – eine einstufige Herstellungsroute für geschichtete Doppelhydroxide, die basisches Magnesiumcarbonat verwendet.

Laut Luming Peng, Professor an der School of Chemistry and Chemical Engineering der Nanjing University, der das Team leitete, ist dieses neue Verfahren nicht nur billiger als bestehende Optionen, sondern bietet auch das Potenzial, die Produktion zu steigern. Er erklärt: „Basisches Magnesiumcarbonat ist ein weit verbreitetes Mineral in Geologie und Planetologie. Es ist kostengünstig und in großen Mengen verfügbar, was es zu einer perfekten Option für die großtechnische Herstellung von LDHs macht.“

Darüber hinaus ist das Team der Ansicht, dass das neue Verfahren umweltfreundlicher ist. „Herkömmliche Herstellungswege für LDHs erfordern die Verwendung von Chemikalien, die separat hergestellt werden müssen, z. B. Mg2+-Salze und Materialien, die während der Synthese CO32- produzieren, wie etwa Harnstoff“, sagt Prof. Peng.

„Aber das basische Magnesiumcarbonat, das wir als Ausgangsbasis verwenden, produziert diese auf natürliche Weise. Außerdem erfordern herkömmliche Zubereitungsmethoden hohe Temperaturen zwischen 60 und 100 Grad Celsius, während unser Verfahren bei Raumtemperatur funktioniert.“

Das Team fand heraus, dass sich bei Zugabe von Natronlauge zu einer Mischung aus Al3+-Lösung mit basischem Magnesiumcarbonat schnell Magnesium (Mg)- und Aluminium (Al)=haltige LDHs bei Raumtemperatur bildeten, möglicherweise über einen Auflösungs-Umkristallisations-Mechanismus.

Prof. Peng sagt: „Die so hergestellten LDHs sind mit Nanoblatt-Morphologie und vielen Defekten verbunden, während LDHs mit hoher Kristallinität und wenigen Defekten durch hydrothermale Hochtemperaturbehandlung erhalten werden können.“

Er fügt hinzu: „Unsere Studie ist eine Innovation auf dem Gebiet der LDH-Synthese. Wir glauben, dass sie einen vielversprechenden Weg für die weitere Forschung bietet und hoffen, dass sie die Produktion von kostengünstigeren LDHs für mehr Anwendungen in naher Zukunft unterstützen wird.“