Summary
एक अल्फ़ाफीन एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड नैनोपैक्टिकल निलंबन एल [ए (एच 2 ओ)] 3 + एल-एर्गिनिन के साथ पीएच 4.6 के नियंत्रण वाले ट्रीटमेंट के माध्यम से तैयार किया गया था और एमसीएम -41 के मेसोफेरोस चैनलों के भीतर पिंजरे-प्रभाव के कैद के बिना।
Abstract
नैनोगिब्सैट का एक जलीय निलंबन एल्यूमीनियम एक्वा एसिड [अल (एच 2 ओ) 6 ] 3+ एल-एर्गिनिन के साथ पीएच 4.6 के अनुमापन के माध्यम से संश्लेषित किया गया था। चूंकि जलीय एल्यूमीनियम लवणों का जल निकालना आकार के विस्तृत वितरण के साथ कई प्रकार के उत्पादों का उत्पादन करने के लिए जाना जाता है, अत्याधुनिक उपकरणों की विविधता ( जैसे, 27 अल / 1 एच एनएमआर, एफटीआईआर, आईसीपी-ओईएस , तेम-एडीएक्स, एक्सपीएस, एक्सआरडी, और बीईटी) का इस्तेमाल संश्लेषण उत्पादों और उप-उत्पादों की पहचान के लिए किया गया था। उत्पाद, जिसमें नैनोकणों (10-30 एनएम) शामिल था, को जेल पारगम्य क्रोमैटोग्राफी (जीपीसी) स्तंभ तकनीक का उपयोग करके पृथक किया गया था। फूरियर अवरक्त (एफटीआईआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी और पाउडर एक्स-रे विवर्तन (पीएक्सआरडी) को परिष्कृत सामग्री को एल्यूमिनियम हाइड्रॉक्साइड की गिब्ससाइट पॉलिमोरफ़ के रूप में पहचानता है। अकार्बनिक लवण ( उदा। , NaCl) के अलावा निलंबन के इलेक्ट्रोस्टैटिक अस्थिरता को प्रेरित किया, जिससे नैनोकणों को यिन कर दिया गयाएलडी अल (ओएच) 3 बड़े कण आकारों के साथ वेग। यहां वर्णित उपन्यास सिंथेटिक पद्धति का उपयोग करके, अल (ओएच) 3 को आंशिक रूप से एमसीएम -41 के अत्यधिक अनुशंसित मैसोफोरस फ्रेमवर्क के अंदर लोड किया गया था, जिसमें 2.7 एनएम के औसत ताकना के आयाम थे, जिसमें ऑक्साहेड्रल और टेट्राहेड्रल अल (ओ एच / टी डी = 1.4)। ऊर्जा-प्रसारित एक्स-रे स्पेक्ट्रोमेट्री (एडीएक्स) का उपयोग करके कुल अल सामग्री, 2. 9 के सी / अल मूला अनुपात के साथ 11% w / w था। सतह एक्सरे फोटोईलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) के साथ भारी ईडीएक्स की तुलना में मौलिक विश्लेषण एल्यूमिनोसिलेट सामग्री के भीतर अल के वितरण में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। इसके अलावा, सी / अल का उच्च अनुपात बाहरी सतह (3.6) पर थोक (2. 9) की तुलना में देखा गया था। ओ / अल अनुपात के अनुमानों का अनुमान है कि क्रमशः कोर और बाहरी सतह के निकट अल (ओ) 3 और अल (ओ) 4 समूहों की उच्च एकाग्रता का सुझाव दिया गया है। अल-एमसीएम -41 के नए विकसित संश्लेषण में फिर से पैदा होती हैअनुक्रमित सिलिका ढांचे की अखंडता को बनाए रखने के दौरान अक्षय रूप से उच्च अल सामग्री का उपयोग किया जा सकता है और उन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जा सकता है जहां हाइड्रेटेड या निर्जल अल 2 ओ 3 नैनोकणों फायदेमंद होते हैं।
Introduction
एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड से बने पदार्थ विभिन्न प्रकार के औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उम्मीदवार हैं, जिनमें उत्प्रेरक, फार्मास्यूटिकल्स, जल उपचार और सौंदर्य प्रसाधन शामिल हैं। 1 , 2 , 3 , 4 ऊंचा तापमान पर, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड एल्यूमिना (अल 2 ओ 3 ) उपज करने के लिए अपघटन के दौरान गर्मी की एक पर्याप्त मात्रा को अवशोषित करता है, जिससे यह एक उपयोगी लौ- retarding एजेंट बना रहा है। 5 गठन और संरचनाओं की हमारी समझ को बेहतर बनाने के लिए कम्प्यूटेशनल और प्रायोगिक तकनीकों का उपयोग करके एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड ( यानी , गिब्ससाइट, बेयरेट, नॉरस्ट्रैक्टइट और डेलियल) के चार ज्ञात पॉलीमोर्फ़ों की जांच की गई है। नैनोस्केल कणों की तैयारी क्वांटम प्रभावों और गुणों को प्रदर्शित करने की उनकी क्षमता के कारण विशेष रूप से ब्याज की है।थोक बल्क समकक्षों 100 एनएम के आदेश पर आयाम के साथ नैनोगिब्सैट कण आसानी से विभिन्न शर्तों 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 के तहत तैयार किए जा सकते हैं।
कण आकार को कम करने के साथ जुड़े निहित चुनौतियों का सामना करना मुश्किल है; इसलिए, केवल कुछ मामलों में मौजूद हैं जहां नैनोगिब्सैट कणों के पास 50 एनएम के क्रम पर आयाम हैं। 14 , 15 , 16 , 17 , हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, 50 एनएम से छोटे नैनोगिब्सइट के कणों की कोई रिपोर्ट नहीं हुई है। भाग में, यह तथ्य है कि नैनोकणों इलेक्ट्रोस्टैटिक अस्थिरता के कारण ढेर लग जाते हैंऔर कोलाइडयन कणों के बीच हाइड्रोजन बंधन के निर्माण के लिए उच्च संभावना, विशेष रूप से ध्रुवीय पौधों के सॉल्वैंट्स में। हमारा उद्देश्य विशेष रूप से सुरक्षित सामग्री और पूर्ववर्तियों का उपयोग करके छोटे अल (ओएच) 3 नैनोकणों को संश्लेषित करना था। वर्तमान कार्य में, ब्लेर और स्टेबलाइज़र के रूप में अमीनो एसिड ( यानी , एल-एर्गिनिन) को शामिल करके जलीय कण एकत्रीकरण को रोक दिया गया। इसके अलावा, यह बताया जाता है कि गैनिनडिनेमियम युक्त आर्गिनिन ने एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड कण विकास और एकत्रीकरण को 10-30 एनएम के औसत कण आकार के साथ एक जलीय कोलाइडयन निलंबन उत्पन्न करने के लिए रोका। यहां प्रस्तावित किया गया है कि आर्गिनिन के अम्फोटेरिक और झ्विटीयोनिक गुणों ने 30 एनएम से अधिक की अनोखी कण विकास के लिए हल्के हाइड्रोलिसिस के दौरान एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड नैनोकणों के सतह प्रभार को कम कर दिया। हालांकि आर्गीनिन 10 एनएम नीचे कण आकार को कम करने में सक्षम नहीं था, ऐसे कण "पिंजरे" कैद प्रभाव का लाभ लेने के द्वारा प्राप्त किया गया थाएमसीएम -41 के मेसोपोरेस में हिन अल-एमसीएम -41 कम्पोजिट सामग्री की विशेषता मेसोपोरस सिलिका के अंदर अल्ट्राफाईन एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड नैनोकणों का पता चला, जिसमें 2.7 एनएम का औसत ताकना आकार है।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. अल (ओएच) 3 नैनोपैर्टिकल संश्लेषण
- विआयनीकृत पानी के 5.822 ग्राम में एल्यूमीनियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट के 1.40 ग्राम भंग करें।
- चुंबकीय सरगर्मी के दौरान जलीय एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान के लिए एल-आर्जिन की 2.778 ग्राम जोड़ें। एल-एर्गिनिन को धीरे-धीरे जोड़ें, ताकि जोड़ा गया आर्मिनिन घुल और बड़े झुंड या विखंडन न हो; इसके अलावा, एक धीमी इसके अतिरिक्त क्षारीयता के स्थानीय सांद्रता को कम कर देता है और अधिक नियंत्रणीय हाइड्रोलिसिस के लिए स्थितियों को प्रदान करता है।
- एक बार जब सभी आर्गिनिन समाधान में घुल जाता है, तो 72 डिग्री सेल्सियस पर 50 डिग्री सेल्सियस के लिए समाधान गर्मी; इस बिंदु पर, समाधान एक बादल निलंबन के रूप में दिखाई दे सकता है
2. NaCl के साथ अल (ओएच) 3 को प्रक्षेपित करना
- जीपीसी कॉलम तैयार करें जो कि 49 इंच लंबा और 1.125 व्यास में है। जेल को जोड़ने के लिए लगातार चरण में जेल पैक करें और पानी को उचित पैकिंग सुनिश्चित करने के लिए कॉलम के माध्यम से प्रवाह करने की अनुमति दें, जेल मोती के बीच कम से कम स्थान के साथ। पैक करेंलगभग 80% कॉलम में जेल; जेल पैक की मात्रा हर बार बदलती रहती है और केवल अलग प्रजातियों के प्रतिधारण समय को प्रभावित करती है।
- एक 10 एमएल इंजेक्टर लूप के साथ एचपीएलसी पंप का उपयोग करके कॉलम में 10 एमएल के रूप में संश्लेषित अल (ओएच) 3 नैनोपेचर निलंबन (चरण 1.3 में तैयार) का परिचय दें। कस्टम- इंजेक्टर लूप को लगभग 0.125 में बाहरी व्यास के साथ टयूबिंग का उपयोग करके और 10 मिलीलीटर इंजेक्ट किए गए नमूने देने के लिए कैलिब्रेटेड एक लम्बाई बनाएं।
- डीआरआई पीक स्थान के साथ सहसंबंधित अंतराल में स्तंभ क्षुद्रग्रह एकत्र करें। एक विभेदक अपवर्तक सूचक (डीआरआई) डिटेक्टर के इनपुट में GPC आउटपुट को कनेक्ट करें
नोट: अलग प्रजातियां जीपीसी से बाहर निकलती हैं, वे डीआरआई डिटेक्टर पर शिखर के रूप में दिखाई देती हैं और फिर उन्हें 125 एमएल की बोतलों में एकत्रित किया जाता है। जीपीसी कॉलम दो अच्छी तरह से हल किए गए चोटियों का उत्पादन करता है, जो दोनों को इकट्ठा किया जाता है और आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी (एसईसी) और मौलिक विश्लेषण (ईए) के साथ एल्यूमीनियम स्पेसcies। एकत्रित कुल मात्रा जीपीसी कॉलम के आकार पर निर्भर करता है, उपयोग की जाने वाली पैकिंग सामग्री की कुल राशि, और विखंडित पानी के प्रवाह की दर, स्तंभ को चुने।- 0.2 एमएल / मिनट के प्रवाह दर पर अधिकतम 100 मिनट से अधिक 1 अधिकतम अंश इकट्ठा करें।
- जीपीसी कॉलम के आरआई डिटेक्टर पर चोटी उभरने के बाद 30 मिनट के अंतराल में एवलियंट लीजिए।
नोट: अंतराल रेंज बदलने से परिणामी शुद्ध शिखर 1 सामग्री की एकाग्रता और शुद्धता बदल जाएगी। यह निर्धारित करने के लिए सबसे पहले शिखर के छोटे अंतराल एकत्र करना बेहतर होगा कि किस भाग में एक विशिष्ट स्तंभ के लिए सबसे अधिक एकाग्रता और चोटी 1 प्रजातियों की शुद्धता है।
- NaCl का 1WT% तैयार करें
- तैयार किए गए NaCl समाधान को 10 एमएल शुद्ध अल (ओएच) 3 नैनोकणों में छोड़ दें; NaCl वर्षा का उपयोग करने वाली सामग्री का उपयोग आगे के प्रयोगों के लिए नहीं किया जाता है।
3. अल-एमसीएम -41 की तैयारी
- एसीएक वैक्यूम ओवन में 3 घंटे के लिए वैक्यूम के तहत 120 डिग्री सेल्सियस पर एमसीएम -41 में लगभग 1.0 ग्राम का सेवन करें।
- अल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान के एल्यूएल 3 9 6 9 32 ग्राम को मिलाकर 50.0 ग्राम एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान तैयार करें।
- सक्रिय एमसीएम-41 से 50.0 ग्राम एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान (चरण 3.2 में तैयार) के 0.7 ग्राम जोड़ें।
- एमसीएम -41 चैनलों में एलकएल 3 की समरूपता सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त मिश्रण समय (1 घंटे) को अनुमति दें।
- चुंबकीय सरगर्मी के तहत 2.75 के आरजीआर / अल मूला अनुपात के लिए विषम मिश्रण को एल-आर्गिनिन जोड़ें। इसी तरह चरण 1.2 के लिए, आर्गिनिन को धीरे-धीरे पर्याप्त रूप से जोड़ दें जिससे कि तत्काल बनाए गए फ्लोकेकेट को फिर से विघटित करने और इसके अतिरिक्त जारी रखने से पहले arginine के clumping को कम करने की अनुमति मिल सके।
- एक बार सजातीय, 72 घ के लिए 50 डिग्री सेल्सियस पर मिश्रण गर्मी।
- वैक्यूम के तहत एक बुकनर फ़नल का उपयोग करके प्राप्त विषम समाधान फ़िल्टर करें और गुणात्मक 90 मिमी फिल्टर पेपर मंडल से लैस करें(या किसी अन्य उपयुक्त फ़िल्टर पेपर)
- उत्पादित अल-एमसीएम -41 सामग्री से अनरेक्टेड एल्यूमीनियम क्लोराइड, आर्जीनिन, या पानी में घुलनशील उप-उत्पादों को हटाने के लिए अतिरिक्त विआयनीकृत पानी के साथ फ़िल्टर किए गए सफेद पाउडर को धोएं।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
नैनोगिब्ससाइट संश्लेषण
नैनोगिब्सैट को एलएसीएल 3 · 6 एच 2 ओ (14 वॅट%) का एलआर एर्गिनिन के साथ 2.75 का अंतिम एआरएड / अल मॉलर अनुपात के लिए तैयार किया गया था। नैनोगिब्सइट कणों के संश्लेषण को एसईसी के माध्यम से नजर रखी गई थी , जो आंशिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान के लिए एक व्यापक रूप से प्रयोग किया जाने वाला विश्लेषण तकनीक है , जो 1, 2, 3, 4 और 5 1 के रूप में मनमाने ढंग से नामित विवेकी पांच डोमेन में सक्षम है। यहां, हम रिपोर्ट करते हैं कि 10-30 एनएम के कण आकार वाले नैनोगिब्सइट कण विभिन्न संभावित ढांचे के घटक होते हैं जो विशिष्ट एसईसी विश्लेषण के चोटी 1 डोमेन के नीचे जाना जाता है। हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, एसईसी 1 चोटी के भीतर अणुओं की पहचान इस प्रकार अब तक साहित्य में वर्णित नहीं है। पाउडर एक्स-रे विवर्तन (पीएक्सआरडी) और फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) प्रयोगों को अनजंबुओओ में सक्षमहम अल (ओएच) 3 संरचना की पहचान करते हैं जीपीसी कॉलम से घूस से 99% शुद्धता (अल सामग्री पर आधारित), 6.7, +8.9 एमवी जीटा क्षमता (0.7 माइक्रोग्राम · सीएम / वी एस और इलेक्ट्रोफोरेक्टिक गतिशीलता और चालकता के पीएच) के साथ एक पारभासी अल (ओएच) 3 निलंबन उत्पन्न हुआ। 0.7 एमएस / सेमी, क्रमशः), और नाइट्रोजन की पता लगाए जाने योग्य मात्रा क्लोराइड की गैर-स्टोइकीओमेट्रिक मात्रा (एएल: एसएल अनुपात 35: 1) जीनपीसी के साथ शुद्धि के बाद एंजीन का पता लगाया गया है, जो स्टोइकीओमेट्री [अल (ओएच) x सीएल 3-एक्स ] के साथ आंशिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड कैटेनिक अशुद्धियों की उपस्थिति का सुझाव देता है (जहां एक्स आमतौर पर 0-3 की श्रेणी में दाढ़ हाइड्रोलिस अनुपात है), जो कि सकारात्मक जीटा क्षमता के लिए जिम्मेदार हैं शुद्धि समाधान फ्रीज-सुखाने से प्राप्त पाउडर पानी में घुलनशील नहीं था। एल्यूमीनियम अनुपात (3.3: 1) के लिए ऑक्सीजन अल (ओएच) 3 स्टोइकीओमेट्री के साथ अच्छे समझौते में था। एसईसी विश्लेषण दर्शाता है कि नैनोगिब्सैट कणों को रूपांतरण दर पर संश्लेषित किया जा सकता है82% की। जीपीसी-शुद्धि सामग्री पर बाद के लक्षण वर्णन किया गया था।
निस्र्पण
एफटीआईआर विश्लेषण ने 3,220 सेमी -1 में एक विशेषता ओएच खंड की उपस्थिति से गिब्ससाइट पॉलिमोरफ संरचना की पुष्टि की, जिसे बैराइट (3,650 सेमी -1 ) 2 , 3 से पता लगाया जा सकता है। इसके अलावा, अन्य गिब्सइट कंपन मोड 3,617, 3,523, 3,453, 1,023, 970, और 918 सेमी -1 में अवशोषण से स्पष्ट होते हैं 4 , 5 , 6 आर्गीनिन को एफटीआईआर विधि से नहीं मिला। 2.75 के आर्ग / अल मॉलर अनुपात के साथ नमूने के स्टेटिक लाइट बिखरने विश्लेषण का संकेत है कि औसत कण का आकार 10-30 एनएम की सीमा में था। गणना क्रिस्टलीइट आकार, एक्सआरडी पैटर्न से गणना वेंई स्फेरर समीकरण 7 , 8 , ~ 8 एनएम था, जो प्रकाश बिखराव डेटा के साथ सभ्य समझौते में है। मंदिर छवियों ( चित्रा 1 ) में 5-15 एनएम की सीमा में व्यास के साथ पृथक कणों को देखा गया।
27 अल एनएमआर को 0, 2.25, और 2.75 ( चित्रा 2 ) के आरग / अल मॉलर अनुपात के साथ नमूनों के लिए मापा गया था। परिणाम से संकेत मिलता है कि अल मोनोमर ( यानी , 3 एलसीएल), जो कि 0 पीपीएम पर एक विशिष्ट तेज संकेत है, 2.25 के आरजीआर / अल अनुपात पर केगिन क्लस्टर्स ( यानी , अल 13-मेर और अल 30-मेर ) के लिए हाइड्रोलाइज़ेड है, जैसा कि उनके लक्षणों की पुष्टि 63- और 70-पीपीएम संकेतों केगिन क्लस्टर की अधिकतम एकाग्रता 2.25 के एआरजी / अल में मापा गया, जो एसईसी डेटा के साथ अच्छा समझौता है। 2.75 के आरएआर / अल अनुपात में, 27 अल एनएमआर स्पेक्ट्रा ने 8 पीपीएम पर एकल ओ एच सिग्नल का प्रदर्शन किया।
1992 में इसकी खोज के बाद से, एमसीएम -41 विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए महान वैज्ञानिक और औद्योगिक हित का है, जैसे कि उत्प्रेरण, दवा वितरण और पृथक्करण। Zeolites के विपरीत, एमसीएम -41-प्रकार की संरचना का ढांचा 1.6-10 एनएम व्यास के बीच वर्दी के आकार का आकार प्रदर्शित करने के लिए तैयार किया जा सकता है और आमतौर पर 1,000 एम 2 जी -1 के क्रम पर सतह के क्षेत्र हैं। यहां, एमसीएम -41, 2.7 एनएम के एक औसत ताकना के आकार के साथ, नैनोगिब्सैट कणों के सीमित विकास के लिए "पिंजरे" के रूप में इस्तेमाल किया गया था। अल लोडिंग से पहले, सिलिका सतह से किसी भी adsorbed contaminants ( जैसे , पानी, वायुमंडलीय गैसे, आदि ) को दूर करने के लिए, एमसीएम -41 120 डिग्री सेल्सियस पर सक्रिय था। इसके बाद, एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान को विशुद्ध रूप से सिलिसीस एमसीएम -41 ठोस में जोड़ा गया था और अल 3+ सोखना के साथ संतुलित करने की अनुमति दी गई थी।1 एच के लिए एमसीएम -41 के छिद्र चुंबकीय सरगर्मी के तहत आर्गिनिन पाउडर की धीमी गति में बढ़ोतरी के कारण स्थानीय फ्लोक्यूलेशन हुआ था, जो आगे आर्गिनिन अतिरिक्त से पहले नष्ट करने की अनुमति थी। थोक समाधान में उत्पाद निर्माण का निरीक्षण एसईसी विश्लेषण और 27 अल एनएमआर का उपयोग करके किया गया था, जिसमें संकेत मिलता था कि क्रमशः एल्यूमीनियम क्लोराइड को मुख्यतः 1 और नैनोगिब्सट प्रजातियों में मुख्य रूप से रूपांतरित किया गया था। जिसके परिणामस्वरूप अल-एमसीएम -41 सामग्री को लक्षण वर्णन से पहले पानी के प्रचुर मात्रा में फ़िल्टर्ड और धोया गया था।
तैयार अल-एमसीएम -41 सामग्री के 27 अल-एमएएस एनएमआर ( चित्रा 3 ) दोनों अक्सेडियल (~ 2 पीपीएम) और टेट्राहेड्रल (~ 57 पीपीएम) अल वातावरण की उपस्थिति को दर्शाता है, जो आम तौर पर अल प्रजातियों के साथ संशोधित मेसोफेरोस सिलिका में मनाया जाता है। 12 ओ एच / टी डी अनुपात 1.4 पर मापा गया था। थोक (एडीएक्स) मौलिक संरचना 8.02% अल, 23.26% एस थीI, और 68.70% ओ। सतह (एक्सपीएस) मौलिक संरचना में 6.13% अल, 21.75% सी और 66.36% हे शामिल थे, जो बताता है कि कणों की सतह पर अल की एक छोटी सामग्री छोटी मात्रा के मुकाबले है समकक्ष। एडीएक्स और एक्सपीएस द्वारा क्रमशः सी / अल अनुपात 2. 9 और 3.6 था, क्रमशः। एक्सपीएस बनाम ईडीएक्स विश्लेषण में सी / अल का उच्च अनुपात इंगित करता है कि सतह का निर्माण करने के लिए विरोध के रूप में अल का एक बड़ा अंश छिद्र में घुस गया है। क्लोराइड को स्टेइचीओमेट्रिक सांद्रता में किसी भी विधि का उपयोग नहीं किया गया था।
लघु-कोण एक्स-रे विवर्तन (एसएएक्सआरडी) पैटर्न को अल लोडिंग से पहले और बाद में मापा गया था और हेक्सागोनल समरूपता ( चित्रा 4 ) के आधार पर अनुक्रमित किया गया था। दोनों नमूनों में 100 (2.2 डिग्री), 110 (3. 9 डिग्री), 200 (4.4 डिग्री), और 210 (5.8 डिग्री) जाली प्रतिबिंबों की उपस्थिति दर्शायी गई थी, यह दर्शाता है कि अत्यधिक आज्ञाकारी porosity में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं के रूप में arअल प्रविष्टि का आनंद मूल एमसीएम -41 सामग्री के ब्रूनौअर-एमेट्ट-टेलर (बीईटी) विश्लेषण ने 997 एम 2 / जी की बीईटी सतह क्षेत्र, 0.932 सेमी 3 / जी की ताकना की मात्रा और 2.7 एनएम की ताकना की चौड़ाई का मुकाबला किया। ग्राफ्टिंग के बाद बीएटी डेटा में 742 एम 2 / जी (20.4% की कमी), 0.649 सेमी 3 / जी (30.4% की कमी) के ताकना की मात्रा और 2.1 एनएम (22.2% की कमी) की ताकना की चौड़ाई का एक बीईटी सतह क्षेत्र का प्रदर्शन किया। इसके अलावा, छिद्रों के भीतर अल के समावेश से समग्र एन 2 को 602 से 41 9 सीसी / जी तक लगाया गया। एन 2 डिस्क्रिप्शन वक्र (न दिखाया गया है) यूनिफ़ॉर्म मेसोपोरोसिटी के सामान्य रूप से एक हिस्टैरिसीस लूप का प्रदर्शन किया। 1 एच एमएएस एनएमआर भी Mesopores के भीतर अल कण विकास से पहले और बाद में मापा गया था। एमसीएम -41 में मनाया गया प्रमुख 3.1-पीपीएम सिग्नल के लिए अल का परिचय डाउनफील्ड शिफ्ट (~ 1 पीपीएम) के कारण हुआ। 0.9 पीपीएम पर एक नया, पृथक संकेत उभरा, जिसे एल्यूमीनियम परमाणुओं के साथ समन्वय करने वाले हाइड्रॉक्सिल प्रोटॉन को सौंपा गया था, क्योंकि यह अपेक्षाकृत अपेक्षाकृत है मजबूत परिरक्षण और आमतौर पर एल्यूमीनियम 15 , 16 , 17 से बना अम्लीय ज़ोइलाइट सामग्री में मनाया जाता है।
विभिन्न अर्ग / अल अनुपात ( आंकड़े 2 और 5 ) के साथ नमूने के लिए 27 अल परमाणु चुंबकीय अनुनाद ( 27 अल एनएमआर) और पीएच माप प्राप्त किए गए थे। एफएटीआईआर-एटीआर और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टेम) प्रयोगों को नैनोगिब्सट के लिए तैयार किया गया था, जो तैयार 2.75 ( आंकड़े 1 और 6 ) के आर्ग / अल मॉलर अनुपात के साथ किया गया था। एल में एमसीएम -41 रिक्त स्थान को लोड करने के बाद, तैयार अल-एमसीएम -41 सामग्री ( आंकड़े 3, 4 और 7 की विशेषता के लिए 27 अल एमएएस एनएमआर, एन 2 सोखना, एसएक्सआरडी, 1 एच एमएएस एनएमआर, और मंदिर का विश्लेषण किया गया था -10 )
लोड / 55423 / 55423fig1.jpg "/>
चित्रा 1: शुद्ध नैनो-अल (ओएच) 3 के टेम माइक्रोग्राफ, 100 एनएम के स्केल बार के साथ। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 2: 0 ( ए ), 2.25 ( बी ), और 2.75 ( सी ) के आरएआर / अल राशन के साथ नमूनों की तरल 27 अल एनएमआर। 0, 8, 63 और 70 पीपीएम की मुख्य चोटियां संबंधित शिखर पदों से ऊपर हैं। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्र तीन: 27 अल एमएएस एनएमआर स्पेक्ट्रम तैयार नैनोगिब्सैट ( ए ) और अल एमसीएम -41 ( बी ) तैयार किया। 7.6, 2.4, और 56.9 पीपीएम पर प्रमुख चोटियों को संबंधित चरम पदों के ऊपर लेबल किया गया है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 4: एमएसीएम -41 ( ए ) और अल-एमसीएम -41 ( बी ) के एसएक्सआरडी विवर्तन पैटर्न, उनके सारणीयुक्त जालक प्रतिबिंब और संबंधित डी-स्पेसिंग के साथ। 110 और 200 प्रतिबिंबों को अल-एमसीएम -41 विवर्तन पैटर्न में 10 एक्स बढ़ा दिया गया है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 5: विभिन्न आरएआर / अल द्रव अनुपात में मापा गया पीएच मान तीरों 2.75 और 3.00 के एआरआर / अल अनुपात के नमूनों को इंगित करते हैं, जो नैनोगिब्सट युक्त एआरजी / एआर 2.75 नमूने से पहले अर्जिइन के अतिरिक्त जोड़ के बाद पीएच में भारी वृद्धि दर्शाती हैं। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 6: शुद्ध वायुयान मूल्यों के साथ लेबलित विशेषता गीबसाइट कंपन के साथ शुद्ध अल (ओएच) 3 पाउडर के एफटीआईआर-एटीआर अवशोषण स्पेक्ट्रम इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 7: एमसीएम -41 और अल-एमसीएम -41 के एन 2 सोर्परेशन ऑफोरेम्स को 77 के पर बीईटी विधि के माध्यम से प्राप्त किया गया है। इनसेट संबंधित बीजेएच ताकना आकार वितरण है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 8: 1 एच एमएएमआर स्पेक्ट्रेट अल-एमसीएम -41 ( ए ) और एमसीएम -41 ( बी ) का। 0.9, 3.1 और 4.2 पीपीएम पर प्रमुख चोटियों को संबंधित चरम पदों के ऊपर लेबल किया गया है। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
9 चित्रा: एमसीएम -41 के तीम माइक्रोग्राफ स्केल बार = 100 एनएम इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
चित्रा 10: अल एमसीएम -41 का टेम माइक्रोग्राफ स्केल बार = 100 एनएम इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
एक जलीय एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान की तैयारी एल्यूमीनियम क्लोराइड के क्रिस्टलीय हेक्साहाइड्रेट नमक के उपयोग से जुड़ी हुई है। हालांकि निर्जल रूप का भी इस्तेमाल किया जा सकता है, इसकी महत्वपूर्ण हिगस्कोपिक गुणों के कारण इसे पसंद नहीं किया जाता है, जिससे एल्यूमीनियम की एकाग्रता को नियंत्रित करने और नियंत्रित करने में मुश्किल होती है। यह ध्यान देने योग्य है कि एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान तैयार करने के कई दिनों के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए क्योंकि समय के साथ, [अल (एच 2 ओ) 6 ] 3+ एक्वा एसिड हाइड्रोलाइज़ अवांछित उप-उत्पादों का उत्पादन करने के लिए जो अंतिम रूप से समग्र उपज और शुद्धता को कम कर सकते हैं उत्पाद। यहां वर्णित सिंथेटिक पद्धति को एल्यूमीनियम सांद्रता (~ 0.8-3.1 wt% Al) की एक सीमा के साथ आयोजित किया गया था। उच्च अल सांद्रता में, आर्गिनिन विलेयता की सीमा तक पहुंच गया; इसलिए, संश्लेषण इरादा के रूप में आगे नहीं जा सका दूसरी ओर, अल की कम सांद्रता ने नैनो-अल (ओएच) की छोटी सांद्रता उत्पन्न की,
तैयार किए गए नैनोगिब्सट निलंबन की शुद्धि सफलतापूर्वक विभिन्न जेल पैकिंग राशियों, पैरों के आकार के आकार, और प्रवाह दर का उपयोग कर सफलतापूर्वक आयोजित की गई। हमारे स्तंभ पर नाजुक प्लास्टिक कनेक्टर के कारण, प्रवाह की दर सीमा लगभग 0.5 एमएल / मिनट थी, जिसमें 0.2 एमएल / मिन पर आयोजित शुक्लकों के बहुमत थे। अवधारण का समयनैनोगिब्सइट कणों की प्रवाह दर और पैकिंग सामग्री की मात्रा के आधार पर होती है। यह आवश्यक है कि कॉलम पैकिंग सामग्री को धीरे-धीरे पैक करने की अनुमति दी जाती है, जिसका मतलब है कि पैकिंग सामग्री में से 1 को एक समय में जोड़ना और पानी को लगभग 30 मिनट के लिए 0.2 एमएल / मिनट में जोड़ने से जेल को अच्छी तरह से पैक करने की अनुमति मिलती है। इसके अलावा, लगभग आधा स्तंभ-मूल्य वाली पैकिंग सामग्री को जोड़ने के बाद, हमने स्तंभ के माध्यम से प्रवाह करने के लिए 24 हजे पानी की अनुमति दी, जिससे स्तंभ के पैकिंग दक्षता में काफी वृद्धि हुई। कॉलम पर देखे गए दो अपवर्तक चोटियों ( यानी , नैनोगिब्सैट और आर्गिनिन) के प्रतिधारण समय को मापने के लिए एक प्रारंभिक भाग आयोजित किया गया था। इसके बाद, संश्लेषित समाधान को स्तंभ पर अलग किया गया था, और चोटियों के समय अवधि के भीतर दो चोटियों को 10 या 30 मिनट के अंतराल में एकत्र किया गया था। तब विशिष्ट चोटी के तहत प्रजातियों को समझने के लिए एल्यूमीनियम और आर्गेनिन सांद्रता के लिए विभिन्न शीशों का विश्लेषण करना आवश्यक था। की बड़ी मात्रा के कारणस्तंभ के माध्यम से बहने वाला पानी, प्राप्त शुद्ध समाधान काफी पतला था।
मिसोप्रोर्सेस सिलिका सामग्री में अल लोड करने के लिए, छिद्रों के भीतर अधिकतम लोडिंग सुनिश्चित करने के लिए, सतह-शोषक गैस और तरल अशुद्धियों को हटाने के लिए प्रयोग से पहले सामग्री को सक्रिय करना महत्वपूर्ण है। सिलिका के अतिरिक्त ठोस छिद्रपूर्ण पदार्थों की एक विस्तृत विविधता अतिथि नैनोगिब्सइट अणुओं ( जैसे , मेसोफेरस कार्बन, मैसोप्रोर्सेज ट्रांजिटिक मेटल ऑक्साइड आदि ) के लिए समर्थन के रूप में इस्तेमाल की जा सकती है, जो वर्तमान सिंथेटिक पद्धति के प्रभाव को काफी बढ़ा सकती है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, यह क्रमशः 80 डिग्री सेल्सियस और 3-5 दिनों से कम तापमान और अवधि बनाए रखने के लिए आदर्श है। ताप तापमान या समय को बढ़ाने से नैनोगिब्सइट कणों का एकत्रीकरण हो सकता है और एल्यूमीनियम के साथ सतह को पोरेस या कोट को ब्लॉक कर सकता है। विकसित विधि अल के एक अपेक्षाकृत उच्च लोडिंग और ओ की एकाग्रता प्राप्त करता हैअन्य विधियों की तुलना में ctahedral अल।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।
Acknowledgments
लेखकों ने डॉ। थॉमस जे एम्गे और रियगर्स यूनिवर्सिटी के वेई लियू के लिए उनकी प्रशंसा का विस्तार किया है कि उनके एक्स-रे विवर्तन और पाउडर एक्स-रे विवर्तन में उनके विश्लेषण और विशेषज्ञता का विश्लेषण किया गया है। इसके अलावा, लेखकों ने एन 2 सोखना प्रयोगों के साथ अपने समर्थन के लिए हाओ वांग को स्वीकार किया।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| aluminum chloride hexahydrate | Alfa Aesar | 12297 | |
| L-arginine | BioKyowa | N/A | |
| aluminum hydroxide | Sigma Aldrich | 239186 | |
| Bio-Gel P-4 Gel | Bio-Rad | 150-4128 | |
| Mesoporous siica (MCM-41 type) | Sigma Aldrich | 643645 |
References
- Laden, K. Antiperspirants and Deodorants. , 2nd, Marcel Dekker, Inc. New York. (1999).
- Kumara, C. K., Ng, W. J., Bandara, A., Weerasooriya, R. Nanogibbsite: Synthesis and characterization. J. Colloid Interface Sci. 352 (2), 252-258 (2010).
- Demichelis, R., Noel, Y., Ugliengo, P., Zicovich-Wilson, C. M., Dovesi, R. Physico-Chemical Features of Aluminum Hydroxides As Modeled with the Hybrid B3LYP Functional and Localized Basis Functions. J.Phys. Chem. C. 115 (27), 13107-13134 (2011).
- Elderfield, H., Hem, J. D. The development of crystalline structure in aluminum hydroxide polymorphs on ageing. Mineral. Mag. 39, 89-96 (1973).
- Wang, S. L., Johnston, C. T. Assignment of the structural OH stretching bands of gibbsite. Am. Mineral. 85, 739-744 (2000).
- Balan, E., Lazzer, M., Morin, G., Mauri, F. First-principles study of the OH-stretching modes of gibbsite. Am. Mineral. 91 (1), 115-119 (2006).
- Scherrer, P. Bestimmung der Grosse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Rontgenstrahlen . Gottingen. 26, 98-100 (1918).
- Langford, J. I., Wilson, A. J. C. Scherrer after sixty years: a survey and some new results in the determination of crystallite size. J. Appl. Cryst. 11 (2), 102-113 (1978).
- Swaddle, T. W., et al. Kinetic Evidence for Five-Coordination in AlOH(aq)2+ Ion. Science. 308 (5727), 1450-1453 (2005).
- Casey, W. H. Large Aqueous Aluminum Hydroxide Molecules. Chem. Rev. 106 (1), 1-16 (2006).
- Lutzenkirchen, J., et al. Adsorption of Al13-Keggin clusters to sapphire c-plane single crystals: Kinetic observations by streaming current measurements. Appl. Surf. Sci. 256 (17), 5406-5411 (2010).
- Mokaya, R., Jones, W. Efficient post-synthesis alumination of MCM-41 using aluminum chlorohydrate containing Al polycations. J. Mater. Chem. 9 (2), 555-561 (1999).
- Brunauer, S., Deming, L. S., Deming, W. E., Teller, E. On a Theory of the van der Waals adsorption of gases. J. Am. Chem. Soc. 62 (7), 1723-1732 (1940).
- Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Roth, W. J., Vartuli, J. C., Beck, J. S. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature. 359 (6397), 710-712 (1992).
- Zeng, Q., Nekvasil, H., Grey, C. P. Proton Environments in Hydrous Aluminosilicate Glasses: A 1H MAS, 1H/27Al, and 1H/23Na TRAPDOR NMR Study. J. Phys. Chem. B. 103 (35), 7406-7415 (1999).
- Kao, H. M., Grey, C. P. Probing the Bronsted and Lewis acidity of zeolite HY: A 1H/27Al and 15N/27Al TRAPDOOR NMR study of mono-methylamine adsorbed on HY. J. Phys. Chem. 100 (12), 5105-5117 (1996).
- DeCanio, E. C., Edwards, J. C., Bruno, J. W. Solid-state 1H MAS NMR characterization of γ-alumina and modified γ-aluminas. J. Catal. 148 (1), 76-83 (1994).
- Shafran, K. L., Deschaume, O., Perry, C. C. The static anion exchange method for generation of high purity aluminium polyoxocations and monodisperse aluminum hydroxide nanoparticles. J. Mater. Chem. 15 (33), 3415-3423 (2005).
- Vogels, R. J. M. J., Kloprogge, J. T., Geus, J. W. Homogeneous forced hydrolysis of aluminum through the thermal decomposition of urea. J. Colloid Interface Sci. 285 (1), 86-93 (2005).
