Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Syntese og reaksjon Kjemi til nanosize Monosodium titanate

Published: February 23, 2016 doi: 10.3791/53248
Automatic Translation
1, 2, 2, 2
1Savannah River Consulting, L.L.C., 2Savannah River National Laboratory

Abstract

Dette notatet beskriver syntesen og peroksid-modifisering av nanosize mononatrium titanate (nMST), sammen med en ion-exchange reaksjon å laste materialet med Au (III) ioner. Den syntesemetode ble avledet fra en sol-gel prosess som brukes til å fremstille mikron størrelse mononatrium titanat (MST), med flere viktige modifikasjoner, blant annet å forandre reagenskonsentrasjoner, å utelate en partikkel frø trinn, og innføring av et ikke-ionisk overflateaktivt middel for å lette kontroll av partikkeldannelse og vekst. Det resulterende nMST materiale oppviser sfærisk formet partikkel morfologi med en monodispers fordeling av partikkeldiameter i området 100-150 nm. Den nMST Materialet ble funnet å ha en Brunauer-Emmett-Teller (BET) overflateareal på 285 m 2 g -1, noe som er mer enn en størrelsesorden høyere enn den mikron-størrelse MST. Det isoelektriske punktet til nMST målte 3,34 pH-enheter, hvilket er en pH-enhet lavere enn den som ble målt for den mikron-størrelse MST. Than nMST materiale som ble funnet å virke som en effektiv ione-veksleren i henhold til svakt sure betingelser for fremstilling av en Au (III) -utveksling nanotitanate. I tillegg, ble dannelsen av den tilsvarende peroxotitanate demonstrert ved omsetning av nMST med hydrogenperoksyd.

Introduction

Titandioksid og alkalimetall titanates er mye brukt i en rekke applikasjoner som pigmenter i maling og hudpleieprodukter og som photocatalysts i energikonvertering og utnyttelse. 1-3 Sodium titanates har vist seg å være effektive materialer for å fjerne en rekke kationer over et bredt område av pH-betingelser gjennom en kation utvekslingsreaksjoner. 4-7

I tillegg til de anvendelser som nettopp er beskrevet, har mikron størrelse natrium titanater og natrium- peroxotitanates nylig blitt vist å også tjene som et terapeutisk metall levering plattform. Ved denne anvendelse blir terapeutiske metallioner så som Au (III), Au (I), og Pt (II) byttet ut med natrium ioner av mononatrium titanat (MST). In vitro-tester med edelmetall-utvekslet titanater indikerer undertrykkelse av veksten av kreft og bakterieceller ved en ukjent mekanisme. 8,9

Historisk sett har natrium titanates væreno produsert ved hjelp av både sol-gel og hydrotermiske synteseteknikker som resulterer i fine pulvere med partikkelstørrelser som varierer fra noen få til flere hundre mikron. 4,5,10,11 Mer nylig har syntetiske metoder som er rapportert som produserte nanosize titandioksyd, metall- dopet titanoksyder, og en rekke av andre metall titanater. Eksempler omfatter natrium-titanoksyd nanorør (NaTONT) eller nanotråder ved omsetning av titandioksyd i overskudd av natriumhydroksyd ved forhøyet temperatur og trykk, 12-14 natriumtitanat nanofibers ved omsetning av peroxotitanic syre med overskudd av natriumhydroksyd ved forhøyet temperatur og trykk, 15 og natrium og cesium titanate nanofibers av delaminering av syre utvekslet mikron-størrelse titanates. 16

Syntesen av nanosize natrium titanater og natrium peroxotitanates er av interesse for å forbedre ion exchange kinetikk, som vanligvis kontrolleres av film diffusjon eller intrapartikulær diffuSion. Disse mekanismene er i stor grad styres av partikkelstørrelsen av ionebytter. I tillegg, som et terapeutisk metall levering plattform, partikkelstørrelsen av titanatet materiale ville forventes å ha betydelig innvirkning på arten av vekselvirkningen mellom metall-utvekslet titanat og kreft og bakterieceller. For eksempel, bakterielle celler, som er typisk i størrelsesorden 0,5 - 2 um, ville sannsynligvis ha forskjellige interaksjoner med mikron-partikler versus nanopartikler. I tillegg har de ikke-fagocyttiske eukaryote celler er vist å bare internalisere partikler med en størrelse på mindre enn 1 mikron. 17 Således, ved syntesen av nanosize natrium titanater er også av interesse for å lette metall levering og cellulært opptak fra titanatet levering plattform. Å redusere størrelsen av natrium-titanater og peroxotitanates vil også øke den effektive kapasiteten i metallion separasjoner og øke fotokjemiske egenskaper av materialet. 16,18 </ sup> Dette notatet beskriver en protokoll utviklet for å syntetisere nanosize mononatrium titanate (nMST) under milde sol-gel forhold 19 Utarbeidelse av den tilsvarende peroxide endret nMST.; sammen med en ione-utvekslingsreaksjon for å laste inn nMST med Au (III) er også beskrevet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntese av nano monosodium titanate (nMST)

  1. Fremstille 10 ml oppløsning # 1 ved tilsetning av 0,58 ml 25 vekt% natrium-metoksyd-løsning til 7,62 ml isopropanol, etterfulgt av 1,8 ml av titanisopropoksyd.
  2. Fremstille 10 ml oppløsning # 2 ved tilsetning av 0,24 ml ultrarent vann til 9,76 ml isopropanol.
  3. Legg 280 ml isopropanol til en 3-halset 500 ml rundkolbe, fulgt av 0,44 ml Triton X-100 (gjennomsnittlig molekylvekt: 625 g / mol). Rør løsningen godt med en magnetisk rørestav.
  4. Forbered en tokanals sprøytepumpe for å levere løsninger # 1 og # 2 med en hastighet på 0,333 ml / min.
  5. Last løsninger # 1 og # 2 i to 10 ml sprøyter som er utstyrt med en rørlengde som vil tillate utlevering av løsning fra sprøytepumpe til under løsningen nivået i 500-ml rundbunnet kolbe.
  6. Under omrøring, legger alle løsninger # 1 og # 2 (10 ml hver) til reaksjonsblandingen ved hjelp av sprøytepumpen som er programmert i trinn 1,4.
    7. <li> Etter at tilsetningen er fullført, hetten kolben og fortsett å røre i 24 timer ved RT.
  7. Korken kolben og oppvarme reaksjonsblandingen til ~ 82 ° C (tilbakeløpskokende isopropanol) i 45-90 minutter, fulgt av spyling med nitrogen og samtidig opprettholde oppvarming. Som isopropanol ble fordampet, tilsett ultrarent vann periodisk for å erstatte det fordampede isopropanol.
  8. Etter at det meste av isopropanolen har fordampet og volumet av vann som tilsettes er ca. 50 ml, fjerne varmen og la reaksjonsblandingen avkjøles.
  9. Samle produktet ved filtrering gjennom et 0,1 um nylon-filterpapir og vaskes flere ganger med vann for å fjerne det overflateaktive middel og eventuelle gjenværende isopropanol. Ikke filtrer til tørrhet. Etter vasking er fullført, overføre slurryen fra filteret inn i en på forhånd veid flaske eller ampulle, og lagrer som en vandig oppslemming.
  10. Bestemme utbyttet ved å bestemme vektprosent faststoffer i oppslemmingen. Dette kan gjøres ved å måle vekten av en alikvot avoppslemmingen før og etter tørking.

2. Au (III) Ionutveksling

  1. Overfør 6,50 g 4,23 vekt% nMST oppslemming til en 50-ml sentrifugerør. Dette beløpet kan variere basert på den faktiske vektprosent av nMST slurry produsert i trinn 1.10 ovenfor, og bestemmes i trinn 1.11.
  2. Vei ut 0,0659 g av HAuCl 4 · 3H 2O inn i et 1-dram hetteglass. Målet Ti: Au masseforhold er 4: 1.
  3. Oppløs HAuCl 4 · 3 H 2 O i ~ 1 ml vann, og deretter overføre til sentrifugerør som inneholdt nMST. Skyll ampulle flere ganger med ytterligere vann for å sikre at alle de HAuCl 4 · 3 H 2 O blir overført til sentrifugerør som inneholdt nMST.
  4. Fortynn suspensjonen med ytterligere vann, om nødvendig, for å bringe det totale volum til 11 ml. Target en endelig konsentrasjon Au (III) på ca 15 mm.
  5. Vikle sentrifugerøret i folie for å holde suspensjonen i mørket, end deretter tørkes suspensjonen på en ristemaskin DRIKKE i minst 4 dager.
  6. Samle opp produktet ved sentrifugering ved 3000 xg i 15 minutter for å isolere de faste stoffer. Vask det faste materiale tre ganger med destillert vann ved redispergering i vann, og reisolat ved sentrifugering ved 3000 xg i 15 minutter for å fjerne ethvert unexchanged Au (III).
  7. Oppbevar det endelige produkt enten som en vandig suspensjon ved redispergering i vann, eller som et fuktig fast stoff ved dekantering av den endelige vaskevannet og lokking av røret. Oppbevar produktet i mørket.

3. Utarbeidelse av Peroxotitanate

  1. Overfør 5 g av en 9,8 vekt% oppslemming av nMST til en liten kolbe.
  2. Vei ut 0,154 g av 30 vekt% H 2 O 2 løsning. Målet H 2 O 2: Ti molforhold er 0,25: 1.
  3. Under omrøring av nMST suspensjon vel legge til 0,154 g H 2 O 2 løsning dråpevis. Ved H 2 O 2-addisjon, suspensjonen av WHIte faste stoffer blir umiddelbart gult.
  4. Etter at tilsetningen er fullført omrøres reaksjonsblandingen ved romtemperatur i 24 timer.
  5. Samle produktet ved filtrering gjennom en 0,1 um nylonfilter og vaskes flere ganger med vann for å fjerne eventuelt ureagert H 2 O 2. Ikke filtrer til tørrhet. Etter vasking er fullført, overføre slurryen fra filteret inn i en på forhånd veid flaske eller ampulle, og lagrer som en vandig oppslemming.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

MST syntetiseres ved anvendelse av en sol-gel fremgangsmåte hvor tetraisopropoxytitanium (IV) (TIPT), natrium-metoksyd, og vann ble kombinert og omsatt i isopropanol under dannelse av kimpartikler av MST. 4 Micron store partikler blir deretter dyrket ved kontrollert tilsetning av ytterligere mengder av reagensene. De resulterende partikler har et amorf kjerne og et ytre fiber region som har dimensjoner på omtrent 10 nm bred og 50 nm i lengde. 20

Figur 1A viser en typisk partikkelstørrelsesfordeling, målt ved dynamisk lysspredning (DLS), for mikron størrelse MST fremstilt ved bruk av etablerte sol-gel-metoden. Denne syntese gir en bimodal fordeling av partikler, og det meste omkring 1 pm. Innledende forsøk på å redusere partikkelstørrelsen av MST undersøkte eliminerer frø trinn og ved bruk av mye mer fortynnede reagens-konsentrasjoner. I fortynnede reaksjons den endelige løsemiddel: TIPT volumandel var 165 sammenlignet med 5,14 mikron i størrelse MST syntese, som representerer et reagens fortynning av ~ 32 under syntesen. Som det fremgår av figur 1B, dette resulterte i en bimodal fordeling med partikkelstørrelser sentrert ved 50-100 nm og ved 500 nm etter 24 timers reaksjon. Etter 48 timer er en trimodal fordeling observert med utseendet til partikler som måler 1,000 nm (1 um) i størrelse (figur 1C). DLS målinger ved kortere reaksjonstider viser en bimodal fordeling av partikkelstørrelser tilsvarende den som er vist i figur 1B, bortsett fra fordelingen er sentrert i mindre partikkelstørrelser. De konkluderer dermed med at det reduserte reagenskonsentrasjonen og fravær av frø trinn fører til mindre partikler som er produsert i første omgang, men partikkelvekst fortsetter som resulterer i en blanding av begge nano og mikron-størrelse MST.

I løpet av det siste tiåret har det vært en rekke papirer rapportering tillegg av tensider i sol-gel synteserfor å kontrollere partikkelstørrelse som resulterer i produksjon av nanosize titandioksid, metalldopet titandioksider og multi-metall-titanoksyder. 21-26 Basert på disse funnene, satte vi en rekke tester for å bestemme om tilsetningen av overflateaktivt middel til MST syntesen ville kontrollere partikkelvekst slik at den eneste produksjon av nanosize partikler. Et antall ikke-ioniske overflateaktive midler (Brig 52, Merpol A; Triton X-serien (X-15, X-45, X-100, X-165, X-405), TWEEN 20, 2,4,7,9- tetrametyl-5-decyn-4,7-diol-etoksylat, og Zonyl FS300) samt ett anionisk overflateaktivt middel (natrium-docusate) og en kationisk overflateaktivt middel (CTAB) ble screenet.

Innledende eksperimenter vist overflateaktive midler i en konsentrasjon på 0,12 mol overflateaktivt middel pr mol TIPT. Produktene fra disse reaksjoner ble screenet ved anvendelse av DLS for polydispersitet og gjennomsnittlig partikkelstørrelse. Triton X-100, Triton X-165, Brij 52, og Zonyl FS300 viste en god kombinasjon av liten partikkelstørrelse (Z ave<150 nm) og monodispersitet, med Triton X-100 og Triton X-165 som viser den mest snevert område av partikkelstørrelser. Ytterligere forsøk ble så utført for å undersøke et område av overflateaktive konsentrasjoner fra 0,012 til 1,2 mol av overflateaktivt middel pr mol TIPT. Høyere konsentrasjoner av overflateaktivt middel resulterte i bredere fordelinger av partikkelstørrelser, mens lavere konsentrasjoner resulterte i bimodale fordelinger som tyder på at det ikke var tilstrekkelig overflateaktivt middel for å begrense veksten av partikler. Triton X-100 i 0,12 mol pr TIPT virket nærmere optimal for syntese av ensartede nMST partikler (figur 2 og 3).

Temperatur spiller en nøkkelrolle i konverteringen av produktet fra en gel til partikkelform. Transmisjonselektronmikroskopi (TEM) bilder før og etter oppvarming til 82 ° C viser produktet ser ut som et semi-partikkel / semi-gel-lignende tilstand før oppvarming, men etter oppvarming av produktet ser ut fasteog partikler i naturen. Således blir lav temperatur oppvarming i 45-90 minutter for å fullføre dannelsen av partikkel nMST.

Ytterligere karakterisering av nMST inkluderte bestemmelse av overflatearealet og isoelektrisk punkt (IEP). Overflatemålinger i området ble oppnådd ved Brunauer-Emmett-Teller (BET) analyse av nitrogen absorpsjon isotermer. BET-overflatearealet målt 285 m 2 g -1 for nMST sammenlignet med bare 20 m 2 g -1 for den mikron-størrelse MST. Jo høyere overflateareal for det nMST er konsistent med den mye mindre partikkelstørrelse på nMST. Zeta-potensial målingene ble utført over et område av pH-betingelser for å bestemme den IEP for nano og microtitanates. De IEPs bestemmes, er som følger: nMST = 3,34; peroksid-modifisert nMST = 2.05; MST = 4,46; peroksid-modifisert MST = 3.43. Den nMST viste en lavere IOP enn MST indikerer en høyere andel av overflate nettsteder tilgjengelig for protonering. Thans ville forventes gis størrelsesorden høyere overflateareal til nMST. Omdannelse av nMST til peroksyd-modifisert nMST formen senkes IOP ved mer enn en pH-enhet. En lignende tendens ble observert ved omdannelse av MST for å perokso form. Den nedre IEP for peroksyd-modifisert nMST og peroksyd-modifisert MST materialer sannsynlig resultat av tilstedeværelsen av ikke-brodannende perokso art som lett kan protonert og deprotonert.

Suksessen til overflatemodifikasjon av den nMST av H 2 O 2 straks kan observeres fra fargeendring fra hvit til gul. Denne fargeforandring er på grunn av den η 2 -bundet protonert hydroperoxo-titan-ligand-til-metall-charge-transfer absorpsjonsbånd ved 385 nm. 27,28 Fourier transform infrarød spektroskopi (FT-IR) også bekreftet dannelsen av peroxotitanate arten noe som gjenspeiles av utseendet på en absorpsjon bandet på 883 cm -1 for peroxide modifisert nMST (figur 4) som er fraværende i det ubehandlede nMST materiale. Dette bandet er meget nær området 845-875 cm-1 som er rapportert for OO strekker vibrasjon i peroksider. 29 TEM og scanning elektronmikroskopi (SEM) analyser indikerte at partikkelstørrelse og morfologi ble beholdt etter peroksyd reaksjonen.

For å bestemme omfanget av Au (III) ionebytting, prøver av Au (III) -loaded faste stoffer ble oppsluttet i varm salpetersyre, etterfulgt av analyse av den fortynnede oppløsningen ved induktivt koblet plasma - emisjonsspektroskopi (ICP-ES) . De Au (III) belastninger i området fra 71,4 mg Au / g nMST til 128,7 mg Au / g, med en gjennomsnittlig verdi på 97.3 mg / g. Dette representerer en 33% økning over Au (III) blir lastet på den mikron-størrelse MST, som spenner fra 58,0 mg Au / g MST til 88,6 mg / g, med en gjennomsnittlig verdi på 73.3 mg / g. TEM-bilder av nMST etter utveksling med Au (III) viste tilstedeværelse av gull uten iakttagelserbare endringer i partikkelmorfologi. Vi tror at Au (III) er innlemmet i gitteret av mikron og nanosize MST ved å koordinere til oksygenatomene av titandioksyd som ble observert i tidligere studier med MST utvekslet med Sr 2+ og UO 2 2 +. 20

Figur 1
Figur 1. MST og nMST partikkelstørrelsesfordelingen. (A) Partikkelstørrelsesfordelingen for MST, (B) Partikkelstørrelsesfordelingen for nMST syntetisert uten anvendelse av overflateaktivt middel etter 24 timer, og (C) partikkelstørrelsesfordeling på nMST syntetisert ved anvendelse av overflateaktivt middel ikke etter 48 timer. Gjengitt med tillatelse fra referanse 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. p>

Figur 2
Figur 2. Typiske partikkelstørrelsesfordeling på nMST. Partikkelstørrelsesfordeling for mononatrium titanat syntetisert i nærvær av Triton X-100. Gjengitt med tillatelse fra referanse 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Størrelse og morfologi nMST og MST (A, B) transmisjonselektronmikroskopi bilder av nMST.; (C) scanning elektronmikroskopi bilde av nMST, og (D) scanning elektronmikroskopi bilde av MST. Gjengitt med tillatelse fra referanse 19..com / filer / ftp_upload / 53248 / 53248fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. FT-IR absorpsjon spektra av nMST (svart) og peroksid-modifisert nMST (grå). Spektra bekrefte dannelsen av peroxotitanate arter som gjenspeiles av utseendet til en absorpsjon bandet på 883 cm -1 for peroksid-modifiserte nMST. Gjengitt med tillatelse fra referanse 19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tilstedeværelsen av utenforliggende vann, for eksempel fra urene reagenser, kan forandre resultatet av reaksjonen, som fører til større eller mer polydisperse partikler. Derfor bør man være forsiktig for å sikre tørre reagenser brukes. Den titanisopropoksyd og natriummetoksyd bør lagres i et tørke når den ikke er i bruk. Høy renhet isopropanol bør også benyttes for syntesen.

Temperaturen ble funnet å spille en nøkkelrolle i omdannelsen av produktet fra en gel til partikkelform. TEM-bilder før og etter oppvarming til 82 ° C viser produktet ser ut som et semi-partikkel / semi-gel-lignende tilstand før oppvarming, men etter oppvarming av produktet vises faste stoff og partikkelformet av natur. Således blir lav temperatur oppvarming i 45-90 minutter for å fullføre dannelsen av partikkel nMST.

Som nevnt i dette dokumentet, er tilsetning av et overflateaktivt middel kritisk for å kontrollere den endelige størrelsen av mononatrium titanate. Men for MST for å tjene som en effektiv ionebytter, det overflateaktive middel må fjernes slik at alle steder er tilgjengelig for ione-utvekslingsreaksjon. Således må valget av et passende overflateaktivt middel vurdere ikke bare partikkelvekstegenskaper, men også kjemiske egenskaper som gjør det overflateaktive middel skal være enkelt og effektivt fjernes ved økonomiske midler. I tilfelle av Triton X-serien av overflateaktive midler, slike overflateaktive midler er meget oppløselig i vann og kan effektivt fjernes ved skylling med vann. For andre overflateaktive midler, kan effektiv fjerning krever skylling med en ikke-vandig væske.

Den teknikk som er beskrevet i dette arbeidet har utvidet utvalget av partikkelstørrelser på MST som kan fremstilles, ned i nano-regimet. Dette har åpnet opp muligheten for nye anvendelsesområder for disse materialene, inkludert deres bruk som terapeutiske metall levering plattformer. Reduksjonen i partikkelstørrelse øker også sorpsjon kinetikk, noe som gjør materialet mereffektive ionevekslere. Modifikasjoner av de betingelser som anvendes i denne teknikken kan ytterligere å utvide utvalget av partikkelstørrelser tilgjengelige, ikke bare til mindre nanomaterialer, men også for å fremstille partikler av større størrelse hvis det er ønskelig for en spesiell anvendelse.

Selv om denne teknikken er begrenset til syntese av materialer som kan fremstilles ved hjelp av en sol-gel syntese, kan den anvendes på andre materialer utover MST. Ikke bare kan denne teknikken bli anvendt for å RT sol-gel-synteser, som det som er beskrevet, men påføring på en hydrotermisk syntese kan også tenkes. I den hydrotermiske syntesen, kan tilsetningen av det overflateaktive middel til den forløper oppløsning tjener til å begrense størrelsen av forløperen materiale som dannes, noe som fører til hurtigere reaksjon i løpet av den hydrotermiske trinnet, og også den mulige dannelsen av små partikler av det endelige produktet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Titanium(IV) isopropoxide Sigma Aldrich 377996 99.999% trace metals basis
Isopropyl alcholol, 99.9% Sigma Aldrich 650447 HPLC grade (Chomasolv)
Sodium methoxide in methanol Sigma Aldrich 156256 25 wt%
Triton X-100 Sigma Aldrich T9284 BioXtra
hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate Sigma Aldrich G4022 ACS reagent grade
hydrogen peroxide (30 wt%) Fisher H325 Certified ACS
10-ml syringes Fisher 14-823-16E
Dual channel syringe pump Cole Parmer EW-74900-10 Or equivalent programmable dual channel syringe pump
Tygon tubing 1/8 inch ID, 1/4 inch OD Cole Parmer EW-0640776
Tygon tubing 1/16 inch ID, 1/8 inch OD Cole Parmer EW-0740771
0.1-µm Nylon filter Fisher R01SP04700
Labquake shaker rotisserie Thermo Scientific 4002110Q

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. O'Regan, B., Grätzel, M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature. 353, 737-740 (1991).
  2. Frank, A. J., Kopidakis, N., van de Lagemaat, J. Electrons in nanostructured TiO2 solar cells: transport, recombination and photovoltaic properties. Coord. Chem. Rev. 248 (13-14), 1165-1179 (2004).
  3. Mor, G. K., Varghese, O. K., Paulose, M., Shankar, K., Grimes, C. A. A review on highly ordered, vertically oriented TiO2 nanotube arrays: fabrication, material properties, and solar energy applications. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 90 (14), 2011-2075 (2006).
  4. Dosch, R. G. Use of titanates in decontamination of defense waste. Report RS-8232-2/50318. , Sandia National Laboratories. Albuquerque, NM. (1978).
  5. Sylvester, P., Clearfield, A. The removal of strontium from simulated Hanford tank wastes containing complexants. Sep. Sci. Technol. 34 (13), 2539-2551 (1999).
  6. Manna, B., Dasgupta, M., Ghosh, U. C. Crystalline hydrous titanium(IV) oxide (CHTO): an arsenic(III) scavenger from natural water. J. Water Supply Res. T. 53, 483-495 (2004).
  7. Elvington, M. C., Click, D. R., Hobbs, D. T. Sorption behavior of monosodium titanate and amorphous peroxotitanate materials under weakly acidic conditions. Sep. Sci. Technol. 45 (1), 66-72 (2010).
  8. Wataha, J. C., et al. Titanates deliver metal ions to human monocytes. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 21 (4), 1289-1295 (2010).
  9. Chung, W. O., et al. Peroxotitanate- and monosodium metal-titanate compounds as inhibitors of bacterial growth. J. Biomed. Mater. Res., Part A. 97 (3), 348-354 (2011).
  10. Hobbs, D. T., et al. Strontium and actinide separations from high level nuclear waste solutions using monosodium titanate 1. Simulant testing. Sep. Sci. Technol. 40 (15), 3093-3111 (2005).
  11. Ramirez-Salgdo, J., Djrado, E., Fabry, P. Synthesis of sodium titanate composites by sol-gel method for use in gas potentiometric sensors. J. Eur. Ceram. Soc. 24 (8), 2477-2483 (2004).
  12. Yang, J., et al. Study on composition, structure and formation process of nanotube Na2Ti2O4(OH)2. Dalton Trans. 2003 (20), 3898-3901 (2003).
  13. Chen, W., Guo, X., Zhang, S., Jin, Z. TEM study on the formation mechanism of sodium titanate nanotubes. J. Nanopart. Res. 9 (6), 1173-1180 (2007).
  14. Meng, X., Wang, D., Liu, J., Zhang, S. Preparation and characterization of sodium titanate nanowires from brookite nanocrystallites. Mater. Res. Bull. 39 (14-15), 2163-2170 (2004).
  15. Yada, M., Goto, Y., Uota, M., Torikai, T., Watari, T. Layered sodium titanate nanofiber and microsphere synthesized from peroxotitanic acid solution. J. Eur. Ceram. Soc. 26 (4-5), 673-678 (2006).
  16. Stewart, T. A., Nyman, M., deBoer, M. P. Delaminated titanate and peroxotitanate photocatalysts. Appl. Catal. B. 105 (1-2), 69-76 (2011).
  17. Rejman, J., Oberle, V., Zuhorn, I. S., Hoekstra, D. Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis. Biochem. J. 377 (1), 159-169 (2004).
  18. Formation of nanosized metal particles on a titanate carrier. US patent application. Hobbs, D. T., Taylor-Pashow, K. M. L., Elvington, M. C. , Application 20,150,071,980 Available from: http://www.patentsencyclopedia.com/app/20150071980 (2015).
  19. Elvington, M. C., Tosten, M., Taylor-Pashow, K. M. L., Hobbs, D. T. Synthesis and characterization of nanosize sodium titanates. J. Nanopart. Res. 14, 1114 (2012).
  20. Duff, M. C., Hunter, D. B., Hobbs, D. T., Fink, S. D., Dai, Z., Bradley, J. P. Mechanisms of strontium and uranium removal from high-level radioactive waste simulant solutions by the sorbent monosodium titanate. Environ. Sci. Technol. 38 (19), 5201-5207 (2004).
  21. Puangpetch, T., Sreethawong, T., Chavadej, S. Hydrogen production over metal-loaded mesoporous-assembled SrTiO3 nanocrystal photocatalysts: effects of metal type and loading. Int. J. Hydrogen Energy. 35 (13), 6531-6540 (2010).
  22. Fan, X., et al. Facile method to synthesize mesoporous multimetal oxides (ATiO3, A = Sr, Ba) with large specific surface areas and crystalline pore walls. Chem. Mater. 22 (4), 1276-1278 (2010).
  23. Rossmanith, R., et al. Porous anatase nanoparticles with high specific area prepared by miniemulsion technique. Chem. Mater. 20 (18), 5768-5780 (2008).
  24. Wu, Y., Zhang, Y., Xu, J., Chen, M., Wu, L. One-step preparation of PS/TiO2 nanocomposite particles via miniemulsion polymerization. J. Colloid Interface Sci. 343 (1), 18-24 (2010).
  25. Jiang, C., Ichihara, M., Honmaa, I., Zhou, H. Effect of particle dispersion on high rate performance of nano-sized Li4Ti5O12 anode. Electrochim. Acta. 52 (23), 6470-6475 (2007).
  26. Bouras, P., Stathatos, E., Lianos, P. Pure versus metal-ion-doped nanocrystalline titania for photocatalysis. Appl. Catal. B. 73 (1-2), 51-59 (2007).
  27. Bonino, R., et al. Ti-Peroxo species in the TS-1/H2O2/H2O system. J. Phys. Chem. B. 108 (11), 3573-3583 (2004).
  28. Bordiga, S., et al. Resonance Raman effects in TS-1: the structure of Ti(IV) species and reactivity towards H2O, NH3 and H2O2: an in situ study. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003 (5), 4390-4393 (2003).
  29. Vacque, V., Sombret, B., Huvenne, J. P., Legrand, P., Suc, S. Characterization of the O-O peroxide band by vibrational spectroscopy. Spectrochim. Acta Part A. 53 (1), 55-66 (1997).

Tags

Kjemi Nanopartikler sol-gel titanate surfaktant ionebytting hydrogen peroxide
Syntese og reaksjon Kjemi til nanosize Monosodium titanate
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Elvington, M. C., Taylor-Pashow, K.… More

Elvington, M. C., Taylor-Pashow, K. M. L., Tosten, M. H., Hobbs, D. T. Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate. J. Vis. Exp. (108), e53248, doi:10.3791/53248 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter