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Facile Scalable Synthesis of Rectorites

Titelangaben

Möller, Michael W. ; Hirsemann, Dunja ; Haarmann, Frank ; Senker, Jürgen ; Breu, Josef:
Facile Scalable Synthesis of Rectorites.
In: Chemistry of Materials. Bd. 22 (2010) Heft 1 . - S. 186-196.
ISSN 1520-5002
DOI: https://doi.org/10.1021/cm902800y

Abstract

Using a synthetic Na-fluorohectorite ([Na0.5]inter[Mg2.5Li0.5]oct[Si4]tetO10F2), mixed-cation heterostructures with an alternating interstratification pattern are formed under appropriate conditions via simple cation-exchange reactions. The most important requirement for the spontaneous formation of these ordered mixed-layer structures is a high degree of charge homogeneity of the smectite. The partial exchange of cations with largely different hydration enthalpies (Na+ by K+) results in the regular interstratification of hydrated (d = 12.4 Å) and nonhydrated (d = 10.0 Å) interlayers at 40% relative humidity (RH). By combining analytical methods that are sensitive to either hydrated or collapsed interlayers (selective cation exchange, hydrosorption isotherms, and 23Na MAS NMR spectroscopy), we proposed a novel mechanism that is centered at the interlayers and does not require polar lamellae, as suggested in the literature for rectorite formation. Upon formation of the regular interstratification, the charge density of the interlayers changes from homogeneous to alternating between interlayers in the stacking direction. This simple redistribution of exchangeable interlayer cations is facile and rapid. The cation exchange capacity (CEC) of the collapsed interlayers is higher than the average CEC, while the CEC of the hydrated interlayers will be correspondingly lower. The local CEC of these interlayers deviates by ∼18%−28% from the average CEC, as calculated independently from ion-exchange experiments and hydrosorption measurements. Moreover, this alternating differentiation of the interlayer cation concentration seems to be driven by thermodynamics. Even a mixture of homocationic Na-hectorite and K-hectorite slowly converts to a regularly interstratified material when immersed in water. After the interlayers are differentiated, they may be selectively manipulated, creating dual functional materials, where distinct nanoreactors are separated by a 1-nm-thick insulating lamellae and are arranged in a regular manner.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie I > Lehrstuhl Anorganische Chemie I - Univ.-Prof. Dr. Josef Breu
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie III > Lehrstuhl Anorganische Chemie III - Univ.-Prof. Dr. Jürgen Senker
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 840 Von partikulären Nanosystemen zur Mesotechnologie
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 840 Von partikulären Nanosystemen zur Mesotechnologie > SFB 840 - TP A 6
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 840 Von partikulären Nanosystemen zur Mesotechnologie > SFB 840 - TP C 1
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie I
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Chemie III
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 23 Mär 2018 07:35
Letzte Änderung: 23 Mär 2018 07:35
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/9942