إعداد سهل من الجسيمات هيدروكسيد الألومنيوم متناهية الصغر مع أو بدون ميسوبورووس مسم-41 في البيئات المحيطة
Summary
تم إعداد تعليق متناهية الصغر من هيدروكسيد الألومنيوم من خلال المعايرة التي تسيطر عليها [آل (H 2 O)] 3+ مع L- أرجينين لدرجة الحموضة 4.6 مع وبدون قفص تأثير الحبس داخل القنوات ميسوبورووس من مسم-41.
Abstract
تم تركيب معلق مائي ل نانوجيبزيت عن طريق معايرة حمض أكوا الألومنيوم [آل (H 2 O) 6 ] 3+ مع L- أرجينين إلى الرقم الهيدروجيني 4.6. وبما أن التحلل المائي لأملاح الألومنيوم المائية يعرف بأنه ينتج مجموعة واسعة من المنتجات ذات مجموعة واسعة من توزيعات الحجم، فإن مجموعة متنوعة من الأدوات المتطورة ( أي 27 آل / 1 H نمر، فتير، إيكب-أوس ، و تيم-إدكس، و زس، و زرد، و بيت) لتوصيف منتجات التوليف وتحديد المنتجات الثانوية. تم عزل المنتج، الذي كان يتألف من الجسيمات النانوية (10-30 نانومتر)، باستخدام تقنية كروماتوجرافي تخلل هلام (غك) العمود. تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (فتير) الطيفي ومسحوق حيود الأشعة السينية (بسرد) تحديد المواد المنقى كما بوليبورف جيبسيت من هيدروكسيد الألومنيوم. إضافة الأملاح غير العضوية (على سبيل المثال ، كلوريد الصوديوم) تسببت في زعزعة استقرار الكهرباء من تعليق، وبالتالي تكتل الجسيمات النانوية إلى ييلد آل (أوه) 3 تترسب مع أحجام الجسيمات الكبيرة. من خلال استخدام الطريقة الاصطناعية الجديدة الموصوفة هنا، تم تحميل آل (أوه) 3 جزئيا داخل الإطار ميسوبورووس أمر للغاية من مسم-41، مع متوسط أبعاد المسام 2.7 نانومتر، وإنتاج مادة ألومينوسيليكات مع كل من ثماني السطوح ورباعي السطوح آل (O ح / T d = 1.4). وكان مجموع المحتوى، قياس باستخدام طيف الأشعة السينية تشتت الطاقة (إدكس)، 11٪ ث / ث مع نسبة سي / آل مولار 2.9. وأظهرت مقارنة بين إدكس السائبة مع التحليل السطحي الضوئية الأشعة السينية (زس) التحليل البصري نظرة ثاقبة في توزيع آل داخل مادة ألومينوسيليكات. وعلاوة على ذلك، لوحظت نسبة أعلى من سي / آل على السطح الخارجي (3.6) بالمقارنة مع الجزء الأكبر (2.9). تقريب نسب O / آل تشير إلى وجود تركيز أعلى من آل (O) 3 و آل (O) 4 مجموعات بالقرب من الأساسية والسطح الخارجي، على التوالي. ينتج التوليف الذي تم تطويره حديثا من ال مسم-41مرتفعة نسبيا المحتوى مع الحفاظ على سلامة إطار السيليكا أمر ويمكن استخدامها للتطبيقات حيث المائية أو اللامائية آل 2 O 3 النانوية هي مفيدة.
Introduction
المواد المصنوعة من هيدروكسيد الألومنيوم هي مرشحات واعدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك الحفز، والمستحضرات الصيدلانية، ومعالجة المياه، ومستحضرات التجميل. 1 ، 2 ، 3 ، 4 في درجات الحرارة المرتفعة، يمتص هيدروكسيد الألومنيوم قدرا كبيرا من الحرارة أثناء التحلل لانتاج الألومينا (آل 2 O 3 )، مما يجعله عاملا مثبطا للهب. 5 وقد تم التحقيق في الأشكال الأربعة المعروفة من هيدروكسيد الألومنيوم ( أي ، جيبزيت، البيريت، نوردسترانديت، ودويليت) باستخدام تقنيات حسابية وتجريبية لتحسين فهمنا لتشكيل وهياكل منها 6 . إعداد الجسيمات النانوية ذات أهمية خاصة نظرا لقدرتها على إظهار الآثار الكمومية وخصائص تختلف عن تلك التي ثي(2). الجسيمات نانوجيبسيت مع أبعاد على أمر من 100 نانومتر يتم إعدادها بسهولة في ظل ظروف مختلفة 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 .
ومن الصعب التغلب على التحديات المتأصلة المرتبطة بتقليل حجم الجسيمات؛ وبالتالي، توجد فقط عدد قليل من الحالات حيث الجسيمات نانوجيبسيت لها أبعاد على الترتيب من 50 نانومتر. 14 ، 15 ، 16 ، 17 على حد علمنا، لم تكن هناك تقارير عن الجسيمات نانوجيبسيت أصغر من 50 نانومتر. ويعزى ذلك جزئيا إلى أن الجسيمات النانوية تميل إلى التكتل بسبب عدم الاستقرار الكهروستاتيكيوالاحتمال الكبير لتشكيل الروابط الهيدروجينية بين الجسيمات الغروية، وخاصة في المذيبات البروتيية القطبية. وكان هدفنا هو تجميع الجزيئات النانوية الصغيرة (أوه) 3 باستخدام المكونات والسلائف الآمنة حصريا. في العمل الحالي، تم تثبيط تجميع الجسيمات المائية من خلال دمج الأحماض الأمينية ( أي L- أرجينين) كمخزن مؤقت ومثبت. وعلاوة على ذلك، أفيد أن غانيدينيوم التي تحتوي على أرجينين منعت نمو هيدروكسيد الألومنيوم الجسيمات والتجميع لانتاج تعليق الغروية المائية مع متوسط أحجام الجسيمات من 10-30 نانومتر. ومن المقترح هنا أن خصائص أمفوتيريك و زويتيريونيك من أرجينين تخفيف تهمة سطح جزيئات الألومنيوم هيدروكسيد خلال التحلل المائي الخفيف لنمو الجسيمات الاستياء وراء 30 نانومتر. على الرغم من أن أرجينين لم يكن قادرا على خفض حجم الجسيمات أقل من 10 نانومتر، تم تحقيق هذه الجسيمات من خلال الاستفادة من "القفص" تأثير الحبس خفة دمهين ميسوبوريس من مسم-41. توصيف المواد المركبة مسم-41 كشفت متناهية الصغر الألومنيوم هيدروكسيد النانوية داخل السيليكا ميسوبورووس، التي لديها متوسط حجم المسام 2.7 نانومتر.
Protocol
Representative Results
Discussion
استلزم تحضير محلول كلوريد ألومنيوم مائي استخدام ملح سداسي هيدرات بلوري من كلوريد الألومنيوم. على الرغم من أن شكل اللامائية يمكن أن تستخدم أيضا، فإنه لا يفضل بسبب خصائص استرطابي كبيرة، مما يجعل من الصعب العمل مع والسيطرة على تركيز الألومنيوم. ومن الجدير بالذكر أنه يج…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المؤلفين تعرب عن تقديرها للدكتور توماس ج. إمج ووي ليو من جامعة روتجرز لتحليلها والخبرة في زاوية صغيرة حيود الأشعة السينية ومسحوق حيود الأشعة السينية. وعلاوة على ذلك، يعترف المؤلفون هاو وانغ لدعمه مع N2 التجارب الامتزاز.
Materials
| 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. , (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).
