Слоистые двойные гидроксиды

Слоистые двойные гидроксиды сокр., СДГ (англ. layered double hydroxides, сокр., LDH) — класс неорганических соединений, состоящих из положительно заряженных слоёв, образованных ионами разновалентных металлов и гидроксид-ионами, разделенных подвижными анионами и молекулами воды в межслоевом пространстве.

Описание

Структурная модель слоистого двойного гидроксида. Оксидный слой — [Mg₃Al(OH)₈]+, в межслоевом пространстве находится комплекс Eu(C₅H₄NCOO)₃; анионы OH^–, а также присутствующая в межслоевом пространстве вода, на рис. не показана.

Схема разделения изомеров с использованием их селективной сорбции слоистыми двойными гидроксидами.

Состав наиболее распространенных СДГ обычно выражают общей формулой

[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^q+(A^n-)_q/nyH₂O

где z=2; M²⁺=Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺

или Zn²⁺,

а Al³⁺, Fe³⁺, q=x;

при Z=1; M⁺=Li⁺ и M³⁺=Al³⁺, q=2x-1.

Количество гидроксидов фиксировано и определяется катионным составом СДГ, в то время как анионы в межслоевом пространстве могут сравнительно легко замещаться. Варьируя состав катионного слоя, можно менять его заряд и, соответственно, расстояние между слоями и количество анионов в межслоевом пространстве. Введение в межслоевое пространство биполярных анионов (например, поверхностно-активных веществ) позволяет при изменении полярности среды расщеплять частицы СДГ на отдельные фрагменты, вплоть до единичных слоев. Данный процесс является обратимым, однако дальний порядок в подобной структуре полностью восстановить невозможно. Слоистые двойные гидроксиды представляют значительный интерес с точки зрения нанотехнологических применений. Они могут быть использованы как двумерные нанореакторы, как двумерные модельные системы для изучения процессов переноса энергии, как системы контролируемого высвобождения лекарственных средств и т. д.

Кристаллографическое описание

Обычно СДГ описываются пространственной группой R-3m. Слои СДГ могут упаковываться различными путями (политипами), наиболее встречаемыми полтипами являются трехслойные политипы 3R₁ и 3R₂. Первый обозначает призматическое расположение октаэдрических слоев друг относительно друга, второй - октаэдрическое.

Источники

• Wiliams G.R. and O'Hare D. Towards understanding, control and application of layered double hydroxide chemistry // J. Mater. Chem., 2006 - vol. 16 - pp. 3065-3074
• Evans D.G. and Duan Xue Preparation of layered double hydroxides and their applications as additives in polymers, as precursors to magnetic materials and in biology and medicine // Chem. Comm., 2006 - pp. 485-497