Hostname: page-component-78c5997874-t5tsf Total loading time: 0 Render date: 2024-11-14T13:22:52.520Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Surface Properties of Smectites Exchanged with Mono- and Biprotonated 1,4-Diazobicyclo(2,2,2)-Octane

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

L. Van Leemput ,
M. S. Stul ,
A. Maes ,
J. B. Uytterhoeven  and
A. Cremers
L. Van Leemput*
Affiliation:
Centrum voor Oppervlaktescheikunde en Colloïdale Scheikunde de Croylaan 42, B-3030 Leuven (Heverlee), Belgium
M. S. Stul*
Affiliation:
Centrum voor Oppervlaktescheikunde en Colloïdale Scheikunde de Croylaan 42, B-3030 Leuven (Heverlee), Belgium
A. Maes
Affiliation:
Centrum voor Oppervlaktescheikunde en Colloïdale Scheikunde de Croylaan 42, B-3030 Leuven (Heverlee), Belgium
J. B. Uytterhoeven
Affiliation:
Centrum voor Oppervlaktescheikunde en Colloïdale Scheikunde de Croylaan 42, B-3030 Leuven (Heverlee), Belgium
A. Cremers
Affiliation:
Centrum voor Oppervlaktescheikunde en Colloïdale Scheikunde de Croylaan 42, B-3030 Leuven (Heverlee), Belgium
*
1Present address: Janssen Pharmaceutica, 2340 Beerse, Belgium.
2To whom correspondence should be addressed.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

Smectites exchanged to various degrees with mono- or biprotonated 1,4-diazobicyclo(2,2,2)-octane (Dabco) have a porous structure in which the organic molecule acts as a “pillar.” Less Dabco2+ than Dabco1+ was necessary both to initiate and to complete expansion, whereas for both Dabco1+ and Dabco2+ the threshold for expansion increased with the charge density of the clay. Interstratification of 9.7-Å and 14.5-Å (Dabco1+) or 14.1-Å (Dabco2+) layers was observed before full expansion occurred.

Nitrogen sorption isotherms on partially exchanged Dabco1+- and Dabco2+-clays are of the BET II and Langmuir type respectively, whereas n-butane adsorbed according to BET type II for both cationic forms. The specific surface area was governed by the number of Dabcoz+ pillars, irrespective of the inorganic cation, and increased with Dabcoz+ content even beyond the composition where full expansion was reached and notwithstanding the increasing number of silicate layers in the c direction of the crystal units. This relationship is explained by an enhanced random interleaving of clay platelets in the stacking units containing Dabcoz+.

Резюме

Резюме

Резюме—Смектиты, обмененные в разной степени с моно- и двупротонными 1,4-диазодвуцикло-(2,2,2)-oктаном (Дабко), имеют пористую структуру в которой органическая молекула играет роль “опоры”. Меньшее количество Дабко2+, чем Дабко1+ было необходимо, чтобы начать и закончить экспансию. Для обоих Дабко1+ и Дабко2+ порог экспансии увеличивался пропорционально плотности заряда глины. Впластование слоев 9,7-Å и 14,5-Å (Дабко1+) или 14,1-Å (Дабко2+) наблюдалось перед лоявлением полной экспансии.

Изотермы сорбции азота для частично обмененных Дабко1+- и Дабкоz+-глин являются типа БЭТ II и лангмуира соответственно, тогда как п-бутан адсорбировался согласно типу БЭТ II для обоих катионных форм. Удельная площадь поверхности регулировалась числом “опор” Дабкоz+ независимо от неорганического катиона. Эта величина увеличивалась с содержанием Дабкаz+ даже вне состава, при котором достигалась полная экспансия, и несмотря на увеличивающееся число силикатовых слоев по с-направлению в кристалле. Это взаимоотношение объясняется увеличенным неупорядоченным переслаиванием глиновых пластинок в единицах, содержащих Дабкоz+. [Е.С.]

Résumé

Résumé

Smektite, die bis zu verschiedenen Graden mit mono- oder biprotoniertem 1,4-Diazobicyclo(2,2,2)-Oktan (Dabco) ausgetauscht wurden, haben eine poröse Struktur, in denen organische Moleküle als “Pillar” wirken. Es war weniger Dabco2+ als Dabco1+ notwendig, um eine Expansion zu beginnen und zu vervollständigen, während sowohl für Dabco1+ als auch für Dabco2+ der Schwellenwert der Expansion mit der Ladungsdichte des Tons anstieg. Es wurde eine Wechsellagerung von 9,7 Å und 14,5 Å- (Dabco1+) oder 14,1 Å- (Dabco2+) Lagen beobachtet, bevor eine vollständige Expansion eintrat. Die Stickstoff-Adsorptionsisotherme an teilweise ausgetauschten Dabco1+- und Dabco2+-Tonen sind vom BET II-bzw. Langmuir-Typ, während n-Butan an beide kationische Arten nach dem BET II-Type adsorbiert wird. Die spezifische Oberfläche wurde von der Zahl der Dabco2+-Pillars, unabhängig vom anorganischen Kation, bestimmt, und nahm mit dem Dabco2+-Gehalt zu, und zwar über das Maß hinaus, bei dem maximale Expansion erreicht wurde, und ungeachtet der zunehmenden Zahl der Silikatschichten in Richtung der c-Achse der Einheitszelle. Diese Beziehung ist durch eine zunehmend unregelmäßig erfolgende Stapelung von Tonteilchen in den Stapelungseinheiten, die Dabco2+ enthalten, zu erklären. [U.W.]

Résumé

Résumé

Les smectites échangées à un taux variable avec l,4-diazobicyclo(2,2,2)-octane (Dabco) mono- ou biprotoné ont une structure poreuse dans laquelle Dabco agit comme un “pilier.” On a besoin de moins de Dabco2+ que de Dabco1+ aussi bien pour débuter que pour compléter l'expansion des feuillets d'argile, tandis que, aussi bien pour Dabco1+ que pour Dabco2+ le nombre nécessaire pour l'expansion augmente avec la densité de charge de l'argile. L'interstratification des couches de 9,7 Å et 14,5 Å (Dabco1+) ou 14,1 Å (Dabco2+) est observée avant que l'expansion complète ne soit réalisée.

Les isothermes de sorption de nitrogène sur les argiles partiellement échangées avec Dabco1+ ou Dabco2+ sont respectivement d'un type BET II ou Langmuir, tandis que quand n-butane adsorbe, il en ressort un type BET II pour les deux formes cationiques. La surface spécifique est gouvernée par le nombre de piliers de Dabcoz+, indépendant du cation inorganique et augmente avec le contenu du Dabcoz+ même pour la composition après que l'expansion complète soit obtenue, et malgré l'augmentation du nombre des feuillets de silicate dans la direction C des unités cristallines. Ceci est expliqué par une augmentation de la façon quelconque d'intercalation des feuillets d'argile dans les unités d'empilement qui contiennent le Dabcoz+.

Keywords

DabcoInterlayeringPillarSmectiteSurface area
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 31 , Issue 4 , August 1983 , pp. 261 - 268
Copyright
Copyright © 1983, The Clay Minerals Society

References

Barrer, R. M. and Brummer, K., 1963 Relation between partial ion exchange and interlamellar sorption in alkylammonium montmorillonites Trans. Faraday Soc. 59 959–968.CrossRefGoogle Scholar
Barrer, R. M. and Jones, D. L., 1971 Chemistry of soil minerals. Part X. Shape-selective sorbents derived from fluorhectorites J. Chem. Soc. A16 2594–2602.CrossRefGoogle Scholar
Barrer, R. M. and McLeod, D. M., 1955 Activation of montmorillonite by ion exchange and sorption complexes of tetra-alkylammonium montmorillonites Trans. Faraday Soc. 51 1290–1300.CrossRefGoogle Scholar
Cullity, B. D., 1966 Elements of X-ray Diffraction Reading Addison-Wesley.Google Scholar
Knudson, M. I. Jr., McAtee, J. L. Jr., 1973 The effect of cation exchange of tris(ethylenediamine)cobalt(III) for sodium on nitrogen sorption by montmorillonite Clays & Clay Minerals 21 19–26.CrossRefGoogle Scholar
Lagaly, G., Weiss, A. and Bailey, S. W., 1976 The layer charge of smectite layer silicates Proc. Int. Clay Conf., Mexico City, 1975 Wilmett, Illinois Applied Publishing 157–172.Google Scholar
McBride, M. B. and Mortland, M. M., 1975 Surface properties of mixed Cu(II)-tetraalkylammonium montmorillonites Clay Miner. 10 357–368.CrossRefGoogle Scholar
Mortland, M. M. and Berkheiser, V. E., 1976 Triethylene diamine-clay complexes as matrices for adsorption and catalytic reactions Clays & Clay Minerals 24 60–63.CrossRefGoogle Scholar
Mortier, W. J., 1980 Structures from powder data: data sampling, refinement and accuracy Proc. Symp. on Accuracy in Powder Diffraction, Gaithersburg, Maryland, 1979, NBS Spec. Publ. 567 315–324.Google Scholar
Robert, M., Veneau, G., Mortland, M. M. and Farmer, V. C., 1979 Stabilité des minéraux phylliteux 2/1 en conditions acides. Rôle de la composition octaédrique Proc. Int. Clay Conf, Oxford, 1978 Amsterdam Elsevier 385–394.Google Scholar
Shabtai, J., Frydman, N. and Lazar, R., 1977 Synthesis and catalytic properties of a 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octane-montmorillonite system—a novel type of molecular sieve Proc. 6th Int. Congr. on Catalysis, 1976 2 660–667.Google Scholar
Sillèn, L. G. and Martell, A. E. (1964) Stability constants: Chem. Soc. Spec. Publ. 17, 754 pp.Google Scholar
Stul, M. S. and Mortier, W. J., 1974 The heterogeneity of the charge density in montmorillonites Clays & Clay Minerals 22 391–396.CrossRefGoogle Scholar
Stul, M. S. and Van Leemput, L., 1982 The texture of montmorillonites as influenced by the exchangeable inorganic cation and the drying method. I. External surface area related to the stacking units of the aggregates Surface Technology 16 89–100.CrossRefGoogle Scholar
Stul, M. S. and Van Leemput, L., 1982 The texture of montmorillonites as influenced by the exchangeable inorganic cation and the drying method. II. A comparative porosity study Surface Technology 16 101–112.CrossRefGoogle Scholar
Stul, M. S., Van Leemput, L. and Uytterhoeven, J. B., 1983 Sorption and isomerization of normal olefins on cross-linked and simply exchanged montmorillonites Clays & Clay Minerals 31 158–159.CrossRefGoogle Scholar