Nanosize मोनोसोडियम Titanate के संश्लेषण और रिएक्शन कैमिस्ट्री
Summary
The surfactant mediated sol-gel synthesis of nanosized monosodium titanate is described, along with preparation of the corresponding peroxide modified material. An ion-exchange reaction with Au(III) is also presented.
Abstract
इस पत्र, संश्लेषण और nanosize मोनोसोडियम titanate की पेरोक्साइड संशोधन (nMST) का वर्णन एक आयन एक्सचेंज प्रतिक्रिया के साथ साथ Au (तृतीय) आयनों के साथ सामग्री लोड करने के लिए। संश्लेषण विधि एक प जेल अभिकर्मक सांद्रता में फेरबदल, एक कण बीज कदम को छोड़ते हुए, और नियंत्रण की सुविधा के लिए एक गैर ईओण surfactant शुरू करने सहित कई महत्वपूर्ण संशोधनों के साथ माइक्रोन आकार मोनोसोडियम titanate (एमएसटी), उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल की प्रक्रिया से प्राप्त किया गया कण के गठन और विकास। परिणामी nMST सामग्री एक monodisperse 100 से 150 एनएम के लिए रेंज में कण व्यास के वितरण के साथ गोलाकार कण के आकार आकृति विज्ञान दर्शाती है। NMST सामग्री की 285 मीटर 2 जी -1, जो परिमाण माइक्रोन आकार मासिक सीजन टिकट की तुलना में अधिक के एक आदेश की तुलना में अधिक है एक Brunauer-एम्मेट-टेलर (शर्त) सतह क्षेत्र है पाया गया था। nMST की समविद्युतविभव बिंदु मापा 3.34 पीएच इकाइयों, जो एक पीएच इकाई माइक्रोन आकार मासिक सीजन टिकट के लिए मापा तुलना में कम है। टीवह nMST सामग्री एक Au (तृतीय) -exchange nanotitanate की तैयारी के लिए कमजोर अम्लीय परिस्थितियों में एक प्रभावी आयन एक्सचेंजर के रूप में सेवा करने के लिए मिला था। इसके अलावा, इसी peroxotitanate के गठन हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ nMST की प्रतिक्रिया से प्रदर्शन किया गया।
Introduction
टाइटेनियम डाइऑक्साइड और क्षार धातु titanates व्यापक रूप से इस तरह के रंग और त्वचा की देखभाल के उत्पादों में पिगमेंट के रूप में और ऊर्जा रूपांतरण और उपयोग में photocatalysts के रूप में आवेदन की एक किस्म में उपयोग किया जाता है। 1-3 सोडियम titanates फैटायनों की एक श्रृंखला को दूर करने के लिए प्रभावी सामग्री होना दिखाया गया है कटियन विनिमय प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पीएच स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर। 4-7
आवेदन पत्र सिर्फ वर्णित के अलावा, माइक्रोन आकार सोडियम titanates और सोडियम peroxotitanates हाल ही में भी एक चिकित्सकीय धातु वितरण मंच के रूप में सेवा करने के लिए दिखाया गया है। इस आवेदन में, इस तरह के Au (तृतीय), Au (मैं), और पंडित (द्वितीय) के रूप में चिकित्सीय धातु आयनों महान धातु-विमर्श titanates साथ मोनोसोडियम titanate की सोडियम आयनों (एमएसटी) के लिए विमर्श कर रहे हैं। इन विट्रो परीक्षणों से संकेत मिलता का दमन एक अज्ञात तंत्र द्वारा कैंसर कोशिकाओं के विकास और बैक्टीरियल। 8,9
ऐतिहासिक, सोडियम titanates हो चुके हैंएन दोनों प जेल और जलतापीय सिंथेटिक कण आकार में कुछ से कई सौ माइक्रोन से लेकर के साथ ठीक पाउडर में जिसके परिणामस्वरूप तकनीक का उपयोग कर उत्पादन किया। 4,5,10,11 हाल ही में, कृत्रिम तरीकों सूचित किया गया है कि उत्पादन nanosize टाइटेनियम डाइऑक्साइड, धातु डाल दिया गया टाइटेनियम ऑक्साइड, और अन्य धातु titanates की एक किस्म। उदाहरण सोडियम टाइटेनियम ऑक्साइड नैनोट्यूब (NaTONT) या nanowires ऊंचा तापमान और दबाव में अतिरिक्त सोडियम हाइड्रोक्साइड में टाइटेनियम डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया से, ऊंचा तापमान और दबाव, 15 और सोडियम में अतिरिक्त सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ peroxotitanic एसिड की प्रतिक्रिया से 12-14 सोडियम titanate nanofibers शामिल और सीज़ियम titanate एसिड-विमर्श माइक्रोन आकार titanates के delamination द्वारा nanofibers। 16
nanosize सोडियम titanates और सोडियम peroxotitanates के संश्लेषण आयन एक्सचेंज कैनेटीक्स, जो आम तौर पर फिल्म के प्रसार या intraparticle diffu द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं बढ़ाने के लिए ब्याज की हैसायन। ये तंत्र काफी हद तक आयन एक्सचेंजर के कण आकार के द्वारा नियंत्रित होते हैं। इसके अलावा, एक चिकित्सकीय धातु वितरण मंच के रूप में, titanate सामग्री के कण आकार काफी धातु-विमर्श titanate और कैंसर और बैक्टीरियल कोशिकाओं के बीच बातचीत की प्रकृति को प्रभावित करने की उम्मीद होगी। उदाहरण के लिए, बैक्टीरियल कोशिकाओं है, जो 0.5 के आदेश पर आम तौर पर कर रहे हैं – 2 माइक्रोन, संभावना nanosized कणों बनाम माइक्रोन आकार के कणों के साथ अलग-अलग बातचीत करनी होगी। इसके अलावा, गैर-phagocytic कोशिकाओं केवल कम से कम 1 माइक्रोन। इस प्रकार 17 वर्ष की एक आकार के साथ कणों भली दिखाया गया है, nanosize सोडियम titanates के संश्लेषण भी titanate वितरण मंच से धातु वितरण और सेलुलर तेज की सुविधा के लिए ब्याज की है। सोडियम titanates और peroxotitanates के आकार को कम करना भी धातु आयन विभाजन में प्रभावी क्षमता बढ़ाने के लिए और सामग्री का रासायनिक गुण में वृद्धि होगी। 16,18 </ sup> यह पत्र एक प्रोटोकॉल हल्के प जेल की शर्तों के तहत nanosize मोनोसोडियम titanate (nMST) के संश्लेषण के लिए विकसित संशोधित nMST इसी पेरोक्साइड की तैयारी का वर्णन 19। एक आयन एक्सचेंज प्रतिक्रिया Au साथ nMST (तृतीय) को लोड करने के साथ-साथ यह भी बताया गया है।
Protocol
Representative Results
Discussion
बाहरी पानी की मौजूदगी, अशुद्ध अभिकर्मकों से उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के परिणाम बदल सकते हैं बड़ा या अधिक polydisperse कणों के लिए अग्रणी। इसलिए, देखभाल सुनिश्चित करने के लिए सूखी अभिकारकों उपयोग किया जाता ह?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the Laboratory Directed Research and Development program at the Savannah River National Laboratory (SRNL) for funding. We thank Dr. Fernando Fondeur for collection and interpretation of the FT-IR spectra and Dr. John Seaman of the Savannah River Ecology Laboratory for the use of the DLS instrument for particle size measurements. We also thank the Dr. Daniel Chan of the University of Washington and the National Institute of Health (Grant #1R01DE021373-01), for funding experiments investigating the ion exchange reactions with Au(III). The Savannah River National Laboratory is operated by Savannah River Nuclear Solutions, LLC for the Department of Energy under contract DE-AC09-08SR22470.
Materials
| 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 |
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