Layered Double Hydroxides (LDHs), a

Layered Double Hydroxides (LDHs), also known as anionic clays
or hydrotalcite-like compounds, are a large family of compounds
composed of brucite-like layers (Mg(OH)2 layers of the CdI2-type)
positively charged owing to the substitution of a part of the M2+
cations by M3+ cations [31]. In order to neutralize these positive
charges, anions, associated with variable amounts of water, are
inserted between the layers [32]. Their general formula can be
written [M(II)1xM(III)x(OH)2] [An]x/nmH2O where M(II) and
M(III) are metal cations and An are anions. M(II) is usually a
divalent cation that can be Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Cd2+, Cu2+, Ni2+,
etc. and M(III) is usually a trivalent cation that can be Al3+, Fe3+,
Cr3+, Ga3+, etc. [31]. The anion An can be as simple as inorganic
anions such as Cl, F, Br, OH, SO4
2 or CO3
2, to complex as DNA
[33,34]. Due to their layered structure and as the An anions can be
exchanged, these compounds have found numerous applications
as catalysts or catalyst precursors [35,36], as ion exchangers [33],
as part of new heterostructured nanohybrids such as inorganic/
inorganic, organic/inorganic or bio/inorganic materials [34,37,38],
or for anionic depollution of water [39–41]. The formation of
CoIICoIII-LDHs requires to avoid the formation of the b-Co(OH)2
phase and several synthesis routes have been reported [42–48].
The aim of this paper is to propose a new synthesis route for
the Ca3Co4O9 compound using a CoIICoIII-LDH compound as a
precursor.
2. Materials and methods
All the syntheses have been realized using deionised water. A
first aqueous solution, containing 0.01 mole of cobalt nitrate
(Co(NO3)26H2O, VWR, 99.7% purity) in 50 ml of water has been
prepared. A second solution has been made introducing 280 ml of a
3.5 M NaOH solution (NaOH solid from Fischer (98%)) in 1000 ml of
a 1 M Na2CO3 solution (Na2CO3, Merck, 99.5% purity).
Syntheses of the LDHs have been performed using the varying
pH method [49,50], introducing the NaOH/Na2CO3 solution drop
by drop at a constant rate through a peristaltic pump. pH was
monitored by a pH-meter (Mettler DL67 Titrator) and the
experiment was stopped when the pH reached a value of 9. The
resulting slurry was aged under vigorous stirring during 24 h at
room temperature, and then centrifuged at 4000 rpm during 5 min
(Eppendorf Centrifuge 5403). The supernatant was eliminated and
the samples were washed three times with deionized water at
room temperature. Then samples were dried in a furnace at 60 8C
overnight (Binder).
Ca3Co4O9 samples were synthesized from CaCO3 (Sigma
Aldrich, >99% purity) and the previously synthesized LDH or
Co3O4 (Sigma Aldrich) for comparison. Stoichiometric amounts of
the precursors were thoroughly mixed 5 min at 400 rpm in an
agate ball mill (Retsch PM 100). The resulting powder has been
heated at 850 8C for 8 h in an alumina crucible at a rate of 5 8C/min
and slowly cooled down.
Sintering was performed by Spark Plasma Sintering (SPS, FCT
Systeme GmbH HP D 25). The synthesized powders were placed
in a 20 mm diameter graphite die. A pressure of 70 MPa was
applied whereas the temperature was raised at 100 8C/min up
to 850 8C for 5 min. Then the sample was cooled at 100 8C/min to
room temperature. The obtained pellets were then polished to
remove the graphite foils used during the SPS process and cut
as bars for thermoelectric properties measurements or core
drilled (12.7 mm diameter, 2 mm in thickness) for thermal
conductivity measurements.
Thermoelectric properties of the sintered samples were
determined from simultaneous measurement of resistivity and
Seebeck coefficient in a ZEM III equipment (ULVAC Technologies)
and thermal conductivity. The thermal conductivity, k, was
determined from thermal diffusivity, a, heat capacity, Cp, and
density r, using the following equation: k = r a Cp. The thermal
diffusivity was measured using the laser flash diffusivity technique
(Netzsch LFA 427) from room temperature to 800 8C in air
atmosphere. The thermal diffusivity measurement of all specimens
was carried out three times at each temperature. The heat capacity
of the materials was measured from room temperature to 800 8C,
with a heating rate of 10 8C min1 in platinum crucibles and in air
atmosphere, using differential scanning calorimeter (Netzsch DSC
404 C pegasus).
Powder X-ray diffraction (XRD) patterns have been performed
on a Philips X’PERT Pro u/2u diffractometer equipped with an
X’CELERATOR real time multiple strip detector, using Cu Ka
radiation and operating at 45 kV and 40 mA at room temperature.
The scans have been recorded from 58 to 1408 (2u) with a step of
0.001678 and a counting time of 40 s per step.
The scanning electron microscopy (SEM) observations have
been performed using JEOL 7001F or LEO 1550 Field Emission Gun
microscope. LDH samples have been sputter-coated with a thin
layer of iridium prior observation.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ชั้นสอง Hydroxides (LDHs), clays ย้อมยังรู้จักหรือสารประกอบเช่น hydrotalcite ครอบครัวใหญ่สารประกอบด้วยชั้นเช่นบรูไซท์ (Mg (OH) 2 ชั้นแบบ CdI2)คิดบวก เพราะการทดแทนเป็นส่วนหนึ่งของ M2 +เป็นของหายาก โดย M3 + เป็นของหายาก [31] เพื่อแก้บวกเหล่านี้ค่าธรรมเนียม anions เกี่ยวข้องกับตัวแปรจำนวนน้ำแทรกระหว่างชั้น [32] สูตรทั่วไปของพวกเขาได้เขียน [xM M (II) 1 (III) x (OH) 2] [] x / n mH2O ที่ M(II) และM(III) เป็นโลหะเป็นของหายากและมีการ anions โดยปกติแล้ว M(II) จะเป็นdivalent cation ที่ Mg2 + Mn2 + Zn2 + Co2 + Cd2 + Cu2 + Ni2 +ฯลฯ และ M(III) มักจะ cation trivalent มี Al3 + Fe3 +Cr3 + Ga3 + ฯลฯ [31] Anion สามารถจะเป็นง่ายเป็นอนินทรีย์anions เช่น SO4 Br, OH, Cl, F2 หรือ CO32 ซับซ้อนจะเป็นดีเอ็นเอ[33,34] ได้เนื่อง จากโครงสร้างของชั้น และ An anions สามารถแลกเปลี่ยน สารประกอบเหล่านี้ได้พบโปรแกรมประยุกต์มากมายเป็นสิ่งที่ส่งเสริมหรือ catalyst precursors [35,36], เป็นการแลกเปลี่ยนไอออน [33],เป็นส่วนหนึ่งของ nanohybrids heterostructured ใหม่เช่นอนินทรีย์ /อนินทรีย์ ไบโอ/อนินทรีย์หรืออินทรีย์/อนินทรีย์วัสดุ [34,37,38],หรือ depollution ย้อมน้ำ [39 – 41] การก่อตัวของCoIICoIII-LDHs ต้องการหลีกเลี่ยงการก่อตัวของ b-Co (OH) 2ขั้นตอนและกระบวนการสังเคราะห์หลายรายงาน [42 – 48]จุดประสงค์ของเอกสารนี้คือการ เสนอกระบวนการสังเคราะห์ใหม่สำหรับสารประกอบ Ca3Co4O9 โดยใช้สารประกอบ CoIICoIII LDH เป็นการสารตั้งต้น2. วัสดุและวิธีการSyntheses ทั้งหมดได้ถูกรับใช้น้ำ deionised Aแรกละลาย ประกอบด้วย 0.01 โมลของโคบอลต์ไนเตรต(ความบริสุทธิ์ 99.7% Co (NO3) 2 6H2O, VWR ) ใน 50 ml ของน้ำได้เตรียมการ ปัญหาที่สองได้ 280 ml ของแนะนำตัว3.5 M NaOH โซลูชัน (ทึบจากฟิสเชอร์ (98 %))ใน 1000 มิลลิลิตรของ NaOH1 M Na2CO3 โซลูชัน (ความบริสุทธิ์ 99.5% Na2CO3 เมอร์ค )Syntheses ของ LDHs มีการใช้แตกต่างกันไปวิธี pH [49,50], แนะนำปล่อยโซลูชัน NaOH/Na2CO3โดยปล่อยในอัตราคงที่ผ่านปั๊ม peristaltic มี pHตรวจสอบคำ pH เมตร (Mettler DL67 Titrator) และทดลองถูกหยุดเมื่อ pH ค่า 9 ที่สารละลายที่ได้มีอายุภายใต้กวนคึกคักในช่วง 24 ชมที่ห้องอุณหภูมิ และ centrifuged ที่ 4000 รอบต่อนาทีระหว่าง 5 นาที(Eppendorf เครื่องหมุนเหวี่ยง 5403) Supernatant ถูกตัดออก และตัวอย่างถูกล้างสามครั้ง ด้วยน้ำ deionized ที่ที่อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างอบแห้งในเตาที่ 60 8Cแอร์พอร์ตโอเวอร์ไนท์ (Binder)ตัวอย่าง Ca3Co4O9 ถูกสังเคราะห์จาก CaCO3 (ซิกมาAldrich, > ความบริสุทธิ์ 99%) และ LDH เคยสังเคราะห์ หรือCo3O4 (ซิก Aldrich) เปรียบเทียบ จำนวน stoichiometricการ precursors อย่างละเอียดรวม 5 นาทีที่ 400 รอบต่อนาทีในการโมราบอลมิลล์ (Retsch น. 100) ผงได้แล้วความร้อนที่ 8C 850 สำหรับ h 8 ในครูซิเบิลเป็นอลูมินาในอัตรานาทีละ 5 8 Cและเย็น ๆ ช้าลงทำการ Sintering โดยประกายพลาสมาเผาผนึก (SPS, FCTSysteme GmbH HP D 25) ผงสังเคราะห์ถูกวางในการ 20 มม.เส้นผ่าศูนย์กลางก้านตาย มีแรงดันของ 70ใช้ในขณะที่อุณหภูมิขึ้นที่ 8C 100 นาทีค่าการ 8C 850 สำหรับ 5 นาที จากนั้น การระบายความร้อนได้ด้วยของตัวอย่างที่ 8C 100 นาทีเพื่อที่อุณหภูมิห้อง ขี้ได้รับถูกขัดไปแล้วเอาฟอยล์แกรไฟต์ใช้ระหว่าง SPS และตัดเป็นแถบวัดคุณสมบัติแบบเทอร์โมอิเล็กทริกส์หรือหลักเข้าถึงรายละเอียด (12.7 มม.เส้นผ่าศูนย์กลาง ความหนา 2 mm) สำหรับความร้อนนำวัดคุณสมบัติแบบเทอร์โมอิเล็กทริกส์ของตัวอย่างที่เผาได้กำหนดจากพร้อมวัดความต้านทาน และสัมประสิทธิ์ Seebeck อุปกรณ์ ZEM III (ULVAC เทคโนโลยี)และการนำความร้อน การนำความร้อน เค ถูกกำหนดจากความร้อน diffusivity ความจุความร้อน Cp และความหนาแน่น r ใช้สมการต่อไปนี้: k = r Cp ความร้อนdiffusivity ถูกวัดโดยใช้เทคนิคแฟลช diffusivity เลเซอร์(Netzsch LFA 427) จากอุณหภูมิห้องถึง 800 8C ในอากาศบรรยากาศ วัดความร้อน diffusivity ไว้เป็นตัวอย่างทั้งหมดทำออกสามครั้งแต่ละอุณหภูมิ ความจุความร้อนวัสดุถูกวัดจากอุณหภูมิห้องถึง 800 8Cมีอัตราความร้อน 10 8 C นาที 1 ใน crucibles แพลทินัม และ ในอากาศบรรยากาศ การใช้แคลอรีมิเตอร์แกนส่วนที่แตกต่าง (Netzsch DSC404 C เพกาซัส)การทำลวดลายการเลี้ยวเบนการเอ็กซ์เรย์ (XRD) ผงใน X'PERT ฟิลิปส์ diffractometer u/คลุม 2u Pro พร้อมการX'CELERATOR จริงเวลาหลายแถบจับ ใช้ Cu Kaรังสีและการปฏิบัติที่ 45 kV และ 40 mA ที่อุณหภูมิห้องสแกนได้ถูกบันทึกจาก 58 1408 (คลุม 2u) มีขั้นตอนของ0.001678 และเวลานับ 40 s ต่อขั้นตอนการสังเกตอิเล็กตรอน microscopy (SEM) การสแกนได้การใช้ปืนปล่อยก๊าซฟิลด์ 1550 ลีโอ JEOL 7001Fกล้องจุลทรรศน์ ตัวอย่าง LDH ได้ sputter เคลือบ ด้วยความบางชั้นของ iridium สังเกตก่อน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

คู่ชั้นไฮดรอกไซ (LDHs)
ยังเป็นที่รู้จักกันเป็นดินเหนียวประจุลบหรือสารhydrotalcite
เหมือนเป็นครอบครัวขนาดใหญ่ของสารประกอบด้วยชั้นbrucite เหมือน (Mg (OH) 2 ชั้นของ CdI2 ชนิด)
ประจุบวกเนื่องจากการทดแทนของ ส่วนหนึ่งของ M2 + A
ไพเพอร์โดย M3 + ไพเพอร์ [31] เพื่อที่จะแก้ในเชิงบวกเหล่านี้ค่าใช้จ่ายแอนไอออนที่เกี่ยวข้องกับจำนวนตัวแปรของน้ำจะแทรกระหว่างชั้น[32] สูตรทั่วไปของพวกเขาสามารถเขียน [M (II) 1 xM (III) x (OH) 2] [?] x / n? mH2O ที่ M (II) และ M (III) ที่มีประจุบวกและโลหะ? เป็นแอนไอออน M (II) โดยปกติจะเป็นประจุบวกประจุคู่ที่สามารถMg2 + MN2 + Zn2 + Co2 + Cd2 + Cu2 + Ni2 + ฯลฯ และ M (III) โดยปกติจะเป็นไอออนบวก trivalent ที่สามารถ Al3 + Fe3 + Cr3 + GA3 + ฯลฯ [31] ไอออนคืออะไร? สามารถจะเป็นง่ายๆเป็นอนินทรีแอนไอออนเช่น Cl ?, F ?, Br ?, OH ?, SO4 2? หรือ CO3 2 ?, ซับซ้อนเป็นดีเอ็นเอ[33,34] เนื่องจากโครงสร้างชั้นของพวกเขาและเป็น? แอนไอออนที่สามารถแลกเปลี่ยนสารเหล่านี้ได้พบการใช้งานจำนวนมากเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารตั้งต้นตัวเร่งปฏิกิริยา[35,36] เช่นการแลกเปลี่ยนไอออน [33], เป็นส่วนหนึ่งของ nanohybrids heterostructured ใหม่ ๆ เช่นนินทรีย์ / อนินทรีอินทรีย์ / อนินทรีหรือชีวภาพ / วัสดุอนินทรี [ 34,37,38] หรือ depollution ประจุลบของน้ำ [39-41] การก่อตัวของCoIICoIII-LDHs ต้องเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของ B-ร่วม (OH) 2 เฟสและเส้นทางการสังเคราะห์หลายคนได้รับรายงาน [42-48]. จุดมุ่งหมายของการวิจัยนี้คือการเสนอเส้นทางใหม่สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบ Ca3Co4O9 โดยใช้สารประกอบ CoIICoIII-LDH เป็นสารตั้งต้น. 2 วัสดุและวิธีการสังเคราะห์ทั้งหมดที่ได้รับการตระหนักถึงการใช้น้ำ deionised สารละลายแรกที่มี 0.01 โมลของไนเตรตโคบอลต์(Co (NO3) 2? 6H2O, VWR, 99.7% ความบริสุทธิ์) ใน 50 ml ของน้ำที่ได้รับการจัดทำขึ้น วิธีการแก้ปัญหาที่สองได้รับการทำแนะนำ 280 มล. ของ3.5 การแก้ปัญหา NaOH M (NaOH ของแข็งจากฟิสเชอร์ (98%)) 1000 มลแก้ปัญหาM 1 Na2CO3 (Na2CO3, เมอร์คมีความบริสุทธิ์ 99.5%). การสังเคราะห์ของ LDHs ที่ได้รับ ดำเนินการโดยใช้ที่แตกต่างกันวิธีการpH [49,50] แนะนำ NaOH / Na2CO3 ลดลงวิธีการแก้ปัญหาโดยการลดลงในอัตราคงที่ผ่านปั๊มperistaltic พีเอชได้รับการตรวจสอบโดยค่า pH เมตร (Mettler DL67 ไตเตรท) และทดลองหยุดเมื่อถึงค่าpH ค่าของ 9. สารละลายที่เกิดอายุต่ำกว่ากวนแข็งแรงในช่วง 24 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้องและปั่นแล้วที่4000 รอบต่อนาทีในช่วง 5 นาที(Eppendorf Centrifuge 5403) สารละลายถูกกำจัดและตัวอย่างถูกล้างสามครั้งด้วยน้ำปราศจากไอออนที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นกลุ่มตัวอย่างแห้งในเตาที่ 60 8C ในชั่วข้ามคืน (Binder). ตัวอย่าง Ca3Co4O9 ถูกสังเคราะห์จาก CaCO3 (ซิกม่าดิช> ความบริสุทธิ์ 99%) และสังเคราะห์ก่อนหน้านี้ LDH หรือCo3O4 (ซิกม่าดิช) สำหรับการเปรียบเทียบ จำนวน stoichiometric ของสารตั้งต้นที่ถูกผสม5 นาทีที่ 400 รอบต่อนาทีในโรงงานลูกบอลอาเกต(Retsch PM 100) ผงที่เกิดขึ้นได้รับความร้อนที่ 850 8C เป็นเวลา 8 ชั่วโมงในเบ้าหลอมอลูมินาในอัตรา 5 8C / นาทีและค่อยๆเย็นลง. Sintering ได้ดำเนินการโดย Spark Sintering พลาสม่า (SPS, FCT Systeme GmbH HP D 25) ผงสังเคราะห์ถูกวางไว้ใน 20 มิลลิเมตรเส้นผ่าศูนย์กลางตายไฟท์ ความดัน 70 MPa ถูกนำมาใช้ในขณะที่อุณหภูมิที่ได้รับการเลี้ยงดูที่100 8C / นาทีขึ้นไป850 8C เป็นเวลา 5 นาที จากนั้นกลุ่มตัวอย่างที่ได้รับการระบายความร้อนที่ 100 8C / นาทีอุณหภูมิห้อง เม็ดที่ได้มาขัดแล้วเอาฟอยล์ไฟท์ที่ใช้ในระหว่างขั้นตอนการ SPS และตัดเป็นบาร์สำหรับการตรวจวัดคุณสมบัติเทอร์โมหรือหลักเจาะ(12.7 มิลลิเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 มม) ให้ความร้อนวัดค่าการนำไฟฟ้า. คุณสมบัติเทอร์โมของสารตัวอย่างที่ถูกกำหนดจากการวัดพร้อมกันของความต้านทานและค่าสัมประสิทธิ์ Seebeck ใน ZEM อุปกรณ์ iii (ULVAC เทคโนโลยี) และการนำความร้อน การนำความร้อน, k ถูกกำหนดจากแพร่กระจายความร้อนที่มีความจุความร้อนCp และความหนาแน่นของR, ใช้สมการต่อไปนี้: k = Cp รา ระบายความร้อนแพร่ได้รับการวัดโดยใช้เลเซอร์แฟลชเทคนิคแพร่(Netzsch LFA 427) จากอุณหภูมิห้องถึง 800 8C ในอากาศชั้นบรรยากาศ การวัดแพร่กระจายความร้อนของตัวอย่างทั้งหมดได้ดำเนินการสามครั้งที่อุณหภูมิแต่ละ ความจุความร้อนของวัสดุที่วัดจากอุณหภูมิห้องถึง 800 8C, มีอัตราความร้อน 10 8C นาที 1 ในถ้วยแพลทินัมและในอากาศชั้นบรรยากาศโดยใช้ความร้อนในการสแกนที่แตกต่างกัน(Netzsch DSC 404 C เพกาซัส). ผง X-ray diffraction (XRD) รูปแบบที่ได้รับการดำเนินการในฟิลิปส์X'PERT Pro u / 2u diffractometer พร้อมกับเวลาจริงX'CELERATOR ตรวจจับแถบหลายลูกบาศ์กกาโดยใช้การฉายรังสีและการดำเนินงานที่45 กิโลโวลต์และ 40 mA ที่อุณหภูมิห้อง. สแกนได้รับ บันทึก 58-1408 (2u) ที่มีขั้นตอนของการ0.001678 และเวลานับ 40 วินาทีต่อขั้นตอน. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) สังเกตได้รับการดำเนินการโดยใช้JEOL 7001F หรือสนามลีโอ 1550 การปล่อยปืนกล้องจุลทรรศน์ ตัวอย่าง LDH ได้รับการพ่นเคลือบด้วยบางชั้นของอิริเดียมก่อนสังเกต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ชั้นดับเบิลไฮดรอกไซด์ ( ldhs ) , ยังเป็นที่รู้จัก และดินเหนียว
หรือไฮโดรทัลไซต์ เช่น สารประกอบเป็นครอบครัวขนาดใหญ่ของสารประกอบ
ประกอบด้วย brucite เหมือนเลเยอร์ ( Mg ( OH ) 2 ชั้น ชนิด cdi2 )
มีประจุบวก เพราะการชดเชยเป็นส่วนหนึ่งของ M2
แคตไอออนโดย M3 [ 31 ] เพื่อต่อต้านเหล่านี้บวก
ค่า แอน เกี่ยวข้องกับตัวแปรปริมาณน้ำ ,