Abstract The structure and composition of a zinc‑aluminum layered double hydroxide (Zn2Al LDH) with the intercalated 2-mercaptobenzothiazole corrosion inhibitor (a.k.a. benzo[d]thiazole-2-thiol) are interpreted by means of atomistic molecular dynamics (MD) simulations. The results concerning the proportion of intercalated 2-mercaptobenzothiazole and water species in the Zn2Al LDH interlayer were correlated with experimental X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA) data of samples obtained at pH 8.5, 10 and 11.5. While the sample synthesized at the lowest pH is almost free of contaminants, the sample obtained at the highest pH is contaminated by a small fraction of a material with intercalated OH−. The comparison of the calculated and XRD interlayer distances suggests that the most stable structure has a ratio of ~4.5 water molecules per intercalated organic species, which is higher than the ratio of ~2 typically reported in the literature. The distribution of molecules in the LDH interlayer consists of a layer of water near the hydroxides, a second layer grown over the first layer, with the 2-mercaptobenzothiazole species adopting conformations with the sulfur of the thioamide group facing the hydroxide/water layers and the 6-member ring oriented towards the middle of the interlayer. Different structural analyses were done to explain the equilibria between the different species in the interlayer space, and their molecular interactions with the LDH metal hydroxide layers.

中文翻译：

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揭示嵌入 (Zn2Al) 层状双氢氧化物的 2-巯基苯并噻唑的局部结构

摘要 通过原子分子动力学 (MD) 模拟解释了具有插层 2-巯基苯并噻唑缓蚀剂（又名苯并[d]噻唑-2-硫醇）的锌铝层状双氢氧化物 (Zn2Al LDH) 的结构和组成。关于 Zn2Al LDH 夹层中嵌入的 2-巯基苯并噻唑和水物质的比例的结果与在 pH 8.5、10 和 11.5 下获得的样品的实验 X 射线衍射 (XRD) 和热重分析 (TGA) 数据相关联。虽然在最低 pH 值下合成的样品几乎没有污染物，但在最高 pH 值下获得的样品被一小部分带有嵌入 OH- 的材料污染。计算和 XRD 层间距离的比较表明，最稳定的结构具有~4 的比率。每个插入的有机物种有 5 个水分子，这高于文献中通常报道的 ~2 的比率。LDH 夹层中的分子分布由靠近氢氧化物的一层水组成，第二层生长在第一层上，2-巯基苯并噻唑物质采用具有面向氢氧化物/水层的硫代酰胺基团的硫的构象和面向夹层中间的 6 元环。进行了不同的结构分析以解释层间空间中不同物种之间的平衡，以及它们与 LDH 金属氢氧化物层的分子相互作用。LDH 夹层中的分子分布由靠近氢氧化物的一层水组成，第二层生长在第一层上，2-巯基苯并噻唑物质采用具有面向氢氧化物/水层的硫代酰胺基团的硫的构象和面向夹层中间的 6 元环。进行了不同的结构分析以解释层间空间中不同物种之间的平衡，以及它们与 LDH 金属氢氧化物层的分子相互作用。LDH 夹层中的分子分布由靠近氢氧化物的一层水组成，第二层生长在第一层上，2-巯基苯并噻唑物质采用具有面向氢氧化物/水层的硫代酰胺基团的硫的构象和面向夹层中间的 6 元环。进行了不同的结构分析以解释层间空间中不同物种之间的平衡，以及它们与 LDH 金属氢氧化物层的分子相互作用。