מאמר שיטה

סינתזה ואפיון של Fe-מסומם aluminosilicate צינורות עם מאפייני מוליכות אלקטרונים משופרים

DOI:

10.3791/54758

⸱

15 בנובמבר 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Applied Science and Technology, Politecnico di Torino, 2Department of Civil and Mechanical Engineering, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, 3Institute of Chemistry, Politecnico di Torino, 4Department of Chemistry & NIS Interdepartmental Centre, University of Turin, 5INSTM Unit of Torino-Politecnico, Politecnico di Torino

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסנתז ולאפיין צינורות aluminosilicate Fe-מסוממים. החומרים מתקבלים על ידי אחד סינתזת סול ג'ל על תוספת של FeCl 3 • 6H 2 O לתערובת המכילה מבשרי Si ואל או על ידי החלפה יונית שלאחר סינתזה של ננו aluminosilicate preformed.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מטרת הפרוטוקול היא לסנתז צינורות aluminosilicate Fe מסוממים מן הסוג imogolite עם הנוסחה (OH) 3 אל 2-x Fe x O 3 SiOH. סימום עם Fe שיתפשר הפחתת פער הלהקה של imogolite, מבודד עם הנוסחא הכימית (OH) 3 אל 2 O 3 SiOH, ועל שינוי מאפייני הספיחה שלה כלפי צבעי אזו, מעמד חשוב של מזהמים אורגניים של שני שפכים ומי תהום .

Fe-מסוממים צינורות מתקבלים בשתי דרכים: על ידי סינתזה ישירה, שבו 3 FeCl מתווסף תערובת מימית של מבשרי Si ואל, ועל ידי טעינה שלאחר סינתזה, שבו צינוריות preformed מוכנסות במגע עם 6H FeCl 3 • 2 בתמיסה מימית O. בשני שיטות סינתזה, החלפה isomorphic של אל 3+ ידי Fe 3+ מתרחשת, שמירה על מבנה הננו-צינורות. החלפת isomorphic מוגבלת אכן שבריר המונישל ~ 1.0% Fe, מאז בכל תוכן Fe גבוה (כלומר, חלק המוני של 1.4% Fe), Fe 2 O 3 אשכולות יוצרים, במיוחד כאשר את ההליך טוען מאומץ. מאפייני physicochemical של החומרים נלמדים באמצעות דיפרקציה אבקת רנטגן (XRD), N 2 איזותרמות וספיחה ב -196 מעלות צלזיוס, ברזולוציה גבוהה במיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים (HRTEM), החזרה מפוזרת (DR) UV-Vis ספקטרוסקופיה, ו מדידות ζ-פוטנציאליות. התוצאה הרלוונטית ביותר היא האפשרות להחליף את המסגד אל 3+ יונים (הממוקם על פני השטח החיצוניים של הצינורות) על ידי טעינה שלאחר סנתז על imogolite מתבצעת ללא perturbing שיווי משקל הידרוליזה העדין המתרחש במהלך היווצרות הנה-צינורות. במהלך ההליך טוען, חילופי anionic מתרחשים, שבו אל 3+ יונים על פני השטח החיצוניים של הצינורות מוחלפים יוני 3+ Fe. ב צינורות aluminosilicate Fe-מסוממים, החלפה isomorphic של אל 3+ ידי Fe 3+ is מקורי משפיע פער הלהקה של imogolite המסומם. עם זאת, אתרי 3+ Fe על פני השטח החיצוניים של צינורות מסוגלים לתאם moieties האורגני, כמו אזו-צבען חומצה אורנג 7, באמצעות מנגנון ליגנד-עקירה המתרחש בתמיסה מימית.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בננו-צינורית הטווח (NT) קשור באופן אוניוורסלי עם צינורות פחמן 1, אחת ממטרותיו הכימיות ביותר-למדו היום. קצת פחות מוכר היא העובדה נוירוטיפיקלים aluminosilicate גם יכולים להיות מסונתזים 2,3, בנוסף להיות נוכחי בטבע (בעיקר בקרקעות וולקניות). Imogolite (IMO) הוא aluminosilicate hydrated עם הנוסחה (OH) 3 אל 2 O 3 SiOH 4,5, המתרחשים כמו NT חד-דופנות עם אל (OH) אל ואל-O-אל קבוצות על פני השטח החיצוני והלא silanols אינטראקציה (SiOH) על הפנימי אחד 6. בדבר הגיאומטריה, אורך משתנה בין כמה ננומטר לכמה מאות 3,5,7 ננומטר. הקוטר הפנימי הוא קבוע על 1.0 5 ננומטר, בעוד הקוטר החיצוני הוא ~ 2.0 ננומטר הטבעי IMO, גובר 2.5-2.7 ננומטר בדגימות synthetized ב 100 מעלות צלזיוס. סינתזה של 25 מעלות צלזיוס מניב נוירוטיפיקלים בקטרים חיצוניים קרובים לזה של טבע IMO במקום 8. לאחרונה, הוכח כי נוירוטיפיקלים עם diבקטרים חיצוניים fferent יכולים גם להיות מושגת על ידי שינוי חומצת שימוש במהלך הסינתזה 9. ב האבקה היבשה, נוירוטיפיקלים IMO להרכיב בצרורות עם אריזת משושה כמעט (איור 1). כזה מערך של נוירוטיפיקלים מוליד שלושה סוגים של הנקבוביות 10,11 ומשטחים קשורים 12. מלבד הנקבוביות רשת אינטרה-צינור נאה (1.0 ננומטר קוטר), נקבובי B קטן (0.3-0.4 ננומטר רחב) להתרחש בין שלושה נוירוטיפיקלים מיושרים בתוך צרור, ולבסוף, נקבוביים C גדול להתרחש סדק mesopores בין צרורות (איור 1 ). שניהם ממד הרכב נקבובי הכימי משפיע על תכונות הספיחה של החומר. המשטחים של A נקבובית הם מאוד הידרופילי, כפי שהם מכוסים SiOH, והם מסוגלים לתקשר עם אדים וגזים כמו H 2 O, NH 3, ו- CO 12. משום שהן קטנות, נקבוביות B כמעט נגישים, אפילו מולקולות קטנות כמו מים 10,11, בעוד הנקבוביות C עלולות ליצור אינטראקציה עם מולקולות גדולות יותר כמו פנול 6 ו 1,3,5-triethylbenzene 12. אמארה ואחות '. לאחרונה הראתה כי hexagonalization של נוירוטיפיקלים מאורגנים חבילות וגדושות מקרוב מתרחש עם (אנלוגי imogolite) נוירוטיפיקלים aluminogermate 13. תופעה זו, אם כי לא נצפתה עד כה עם נוירוטיפיקלים aluminosilicate, עשויה להשפיע על הנגישות של הנקבוביות ב 'וכן.

ריבית בכימיה הקשורות IMO גדלה לאחרונה, בין היתר בשל האפשרות של שינוי הרכב הוא הפנימי ואת המשטח החיצוני של נוירוטיפיקלים. הנוכחות של שפע של hydroxyls הופכת IMO מאוד רגישה שפל תרמי, מאז dehydroxylation מתרחשת מעל 300 ° C 6,14-16 עם קריסת NT סוגרת.

המשטח הפנימי עשוי להיות שונה על ידי מספר שיטות, כולל ההחלפה של אטומי Si עם גה אטום 17, אשר גורמת להיווצרות או חד או דו-חומת 18 נוירוטיפיקלים עם הנוסחא (OH) 3 אל 2 O 3 Si 1-x Ge x OH 19. השתלה שלאחר סינתזה של פונקציות אורגניות מובילה להיווצרות של נוירוטיפיקלים עם הנוסחא (OH) 3 אל 2 O 3 SiO-R, כאשר R הוא 20 הרדיקליים האורגניים. באמצעות סינתזה-בסיר אחד בנוכחות מבשרת Si המכיל אחד מקושר רדיקלי אורגניות ישירות אטום Si, נוירוטיפיקלים טופס היברידיים היווצרות, עם הנוסחא (OH) 3 אל 2 O 3 Si-R (R = -CH 3, - (CH 2) 3 -NH 2) 21,22.

שינוי של פני השטח החיצוניים הוא של הריבית מירבית עבור הייצור של חומרים מרוכבים imogolite / פולימר 23 וכרוך גם אינטראקציות אלקטרוסטטיות או מליטה קוולנטיים. השיטה לשעבר מבוססת על התאמת התשלום בין המשטחים החיצוניים של נוירוטיפיקלים ודלפק-יון נכון (למשל, octadecylphosphonate) 24,25; השיטה האחרונה מרמזת על תגובה בין מראש יצרתיIMO נוירוטיפיקלים ו organosilane (למשל, 3-aminopropylsilane) 26.

בתמיסה מימית, אינטראקציות אלקטרוסטטיות בין IMO ויונים אפשריות בשל שיווי המשקל הבא 27

אל (OH) אל + H + = אל (OH) 2 + אל (1)

SiOH = SiO - + H + (2)

מוביל משטחים טעונים אשר נבדקו בשייר אניון / קטיון ממקורות מים מזוהמים 28-32.

חששות העבודה הנוכחיים עדיין שינוי אחר של פני השטח החיצוניים (כלומר, החלפת isomorphic של (octahedral) אל 3+ עם Fe 3+, להלן המכונה אל 3+ / Fe 3+ IS). תופעה זו היא אכן שכיחה מינרלים, בעוד פחות ידוע על אל 3+ / Fe 3+ נמצא נוירוטיפיקלים IMO.

בדבר סימום, הנושא הראשון הוא הסכום הכולל של ברזל tכובע ניתן לארח ידי נוירוטיפיקלים מבלי לגרום זנים מבניים חמורים. יצירה ניסיונית חלוצית על IMO Fe המסומם הראתה כי נוירוטיפיקלים לא יוצרים על שברי Fe מסה גבוהות יותר מ -1.4% 33. חישובים תיאורטיים רצופים הראו כי פה יכול גם isomorphically תחליף אל או ליצור "אתרים פגומים" 34. פגמים כאלה (כלומר, אשכולות-הידרוקסיד אוקסו ברזל) היו אמורים לצמצם את הפער הלהקה של IMO (כמבודד חשמלי) 34,35 מ -4.7 eV כדי 2.0-1.4 eV 34. בהתאם לכך, אנו הראינו לאחרונה כי הנוכחות של Fe 3+ מקנה מוצקה עם כימיות חדשות ומאפייני מצב מוצק, הפחתת פער הלהקה של IMO (ז E = 4.9 eV) כדי 2.4-2.8 eV 36.

לאחרונה דווח על נוירוטיפיקלים אלומיניום-germanate Fe-מסוממים, isostructural עם IMO, הראה כי בפועל אל 3+ / Fe 3+ IS מוגבל ל שבריר המוני של 1.0% Fe, מאז ההיווצרות של הידרוקסיד-אוקסו ברזלחלקיקים מתרחשים באופן בלתי נמנע בכל תוכן Fe גבוה בשל הנטייה הטבעית של Fe כדי ליצור אגרגטים 37. תוצאות דומות התקבלו עם Fe המסומם IMO נוירוטיפיקלים 33,36,38-40.

מנקודת מבט מדעי, הנחישות של המדינה Fe ושל הנכסים ריאקטיביות ספיחה האפשרי שלה Fe המסומם IMO היא נושא חשוב הדורש טכניקות אפיון כמה.

בעבודה זו, אנו מדווחים על סינתזה ואפיון של Fe-מסוממים IMO. שתי דוגמאות היו מסונתז עם חלק מסה של 1.4% Fe או בסינתזה ישירה (Fe-x-IMO) או העמסה סינתזה פוסט (Fe-L-IMO); מדגם שלישי עם תכולת ברזל נמוכה (המקביל ל שבריר המוני של 0.70%) הושג באמצעות סינתזה ישירה על מנת למנוע היווצרות מצרר להשיג חומר שבו בעיקר אל 3+ / Fe 3+ היא התרחשה. במקרה זה, היווצרות של נוירוטיפיקלים עם הנוסחה הכימית (OH) 3 אל 1.975 Fe 0.025 O 3 SiOH צפוי. מאפייני מורפולוגיים רקמו מהשלושה מסוממי Fe IMO מושווים לאלה של נאות IMO. בנוסף, מאפייני שטח הקשורים Fe (OH) קבוצות אל נלמדות במים על ידי מדידת פוטנציאל ζ ואת האינטראקציה עם אניון (המגושם) של 7 אורנג חומצת צבעי אזו (NaAO7), מולקולת מודל של צבעי אזו , אשר מהווה מעמד חשוב של מזהמים הן של שפכים ומי תהום 41 AO7 -. מבנה ממדים מולקולריים מדווחים איור 2 א, יחד עם ספקטרום UV-Vis (איור 2b) של פתרון מים 0.67 מ"מ (רמת חומציות טבעית = 6.8) . בשל הממדים המולקולריים שלה בן 42, AO7 - מינים צריכים בעיקר האינטראקציה עם המשטח החיצוני של נוירוטיפיקלים, הגבלת אינטראקציות טפילות ואולי הנובעים דיפוזיה בתוך הנקבוביות פנימיות IMO, כך שהוא יכול לשמש מולקולת בדיקה של פני השטח החיצוניים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. סינתזה של 3 גרם של נוירוטיפיקלים IMO

  1. בחדר יבש, להכין פתרון 80 מ"מ HClO 4 על ידי הוספת לאט 1.3 מ"ל של חומצה על-כלורית עם חלק מסה של 70% ל 187.7 מ"ל מים מזוקקים פעמיים בטמפרטורת החדר (RT). השתמש בכוס של 2,000 מ"ל כי יהיה שימושי עבור דילולים רצופים (שלב 1.6).
  2. בכוס קטנה בחדר יבש, לערבב 8 מ"ל של -butoxide אלומיניום תלת שניות (97%) (בדימוס; מקור אלומיניום) 43,44 ו -3.8 מ"ל של orthosilicate tetraethyl (98%) (TEOS; המקור של Si) ביחס טוחנת אל: Si = 2: 1.1. שימוש מדורג טפטפות כדי למדוד את הכמויות של חומרים כימיים.
  3. השאר את התערובת מתחת ערבוב עדין דקות אחד עד לקבלת תערובת ברורה ואחידה (ללא חלקיקים מוצקים) מתקבלת.
  4. מיד לאחר מכן, עם פיפטה פסטר, dropwise להוסיף את התערובת כולה אל בתמיסה מימית של HClO 4 תחת ערבוב (יחסי טוחנת הסופי הם Si: אל: HClO 4 = 1.1: 2:1). על ידי הוספת את התערובת אל בתמיסה מימית 4 HClO, אשכולות לבן יוצרים והעליות pH עד 5.
  5. מערבבים את התערובת הסופית ב RT במשך כ -18 שעות, עד למציאת פתרון שקוף מתקבל.
  6. תחת ערבוב, מוסיפים 1.3 ליטר מים מזוקקים פעמיים (נמדד עם גליל סיימה) כדי לדלל את התמיסה עד 20 מ"מ ביחס אל. מערבבים את הפתרון אל השיג 20 מ"מ בערך 20 דקות.
  7. יוצקים את התערובת לתוך החיטוי polytetrafluoroethylene (עם קירות עבים) ולהשאיר אותה בתוך התנור למשך 4 ד ב 100 מעלות צלזיוס ללא ערבוב.
  8. אחרי 4 ד, לסנן את הפתרון ברור ושקוף (להשתמש במסנן 0.02 מיקרון) כדי לאסוף את נוירוטיפיקלים ולשטוף עם מים מזוקקים פעמיים, קבלת תערובת צפופה, שקוף.
  9. יבש את התערובת בתנור ב C 50-60 מעלות במשך 1 ד. אבקת IMO הסופית יש צבע לבן.

2. סינתזה של 3 גרם Fe-x-IMO נוירוטיפיקלים (עם חלק המוני של או 0.70% או 1.4% Fe)

  1. בבחדר יבש, להכין פתרון 80 מ"מ של HClO 4 על ידי הוספת 1.3 מ"ל לאט של חומצה על-כלורית עם חלק מסה של 70% ל 187.7 מ"ל מים מזוקקים פעמיים (pH = 1.0). השתמש בכוס של 2,000 מ"ל כי יהיה שימושי עבור דילולים רצופים (שלב 2.6).
  2. ממיסים 0.1 גרם של FeCl 3 • 6H 2 O בתמיסה חומצה HClO 4 להשיג נוירוטיפיקלים Fe-0.70-IMO.
  3. Dropwise להוסיף 8 מ"ל של ATSB ו -3.8 מ"ל של TEOS לתוך תמיסה המכילה ברזל. שימוש מדורג טפטפות למדוד כרכים מגיבים. בדוק את ה- pH שווה 4. השאירו את התערובת תחת ערבוב ב RT במשך 18 שעות.
  4. לאחר 18 שעות, לדלל את הפתרון שהתקבל עד 20 מ"מ באל על ידי הוספת 1.3 ליטר של מים מזוקקים פעמיים (נמדד עם גליל סיימה) ולשמור אותו תחת ערבוב במשך שעה 1. לאחר מכן, לשפוך אותו בתוך חיטוי polytetrafluoroethylene אטום (עם קירות עבים) ולהשאיר אותה בתוך תנור למשך 4 ד ב 100 מעלות צלזיוס.
  5. סנן את הפתרון, לשטוף את reddis וכתוצאה מכך h-חום אבקת עם מים מזוקקים פעמיים, ולייבש אותו לילה ב 50 מעלות צלזיוס בתנור.
  6. על מנת להכין נוירוטיפיקלים Fe-1.4-IMO, חזור על כל הפעולות עם 0.2 גרם של FeCl 3 • 6H 2 O.

3. סינתזה של Fe-L-IMO נוירוטיפיקלים

  1. לפזר 0.25 גרם IMO ב 15 מ"ל מים מזוקקים פעמיים.
  2. הוסף 0.025 גרם FeCl 3 • 6H 2 O לתערובת (משקל מחושב שוקל לחרוג מעט hexahydrate כלוריד ברזל (III)). השאר תחת ערבוב במשך 18 שעות; לאחר 18 שעות של ערבוב, את הצבע של התערובת הופך מצהוב-חום אדמדם, המציין את ההיווצרות הראשונית של אוקסו ברזל / מיני הידרוקסיד.
  3. להוסיף 3.0 מ"ל מים ו -1.5 מ"ל של NH 4 פתרון OH (חלק מסה של 33%) כדי לזרז את כל מינים 3+ Fe כמו אוקסו / הידרוקסיד.
  4. סנן את התערובת, לשטוף את האבקה וכתוצאה עם מי פעמים מזוקקות, ולייבשו בתנור על 120 מעלות צלזיוס למשך 48 שעות.
tle "> 4. אפיון לדוגמא

  1. לפני מדידת קרני ה- X עקיפה זווית נמוכה (XRD) תבניות של המדגם, טחנת 100 מ"ג של אבקת מרגמה אגת, להפקיד אותו על בעל מדגם, ולחץ אותו בזהירות על מנת לקבל אחידה משטח חלק. פרמטרים אינסטרומנטלי של דפוסי XRD דיווחו כאן מפורטים Ref. 36.
  2. כדי להשיג מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים ברזולוציה גבוהה (HRTEM) micrographs, טחנת 10 מ"ג של אבקת מרגמה אגת. על מנת לקבל מדגם היטב התפזרו לבדיקה HRTEM, לשים את אבקת מחורץ במגע עם רשת Cu מכוסה בסרט פחמן לייסי.
    1. להסיר את העודפים ידי ניעור הרשת בעדינות כדי להשאיר דגנים רק כמה אלקטרוסטטי אינטראקציה עם בעל המדגם. הימנע פיזור האבקה בתוך ממס, אשר יכול לשנות את הסדר NT. פרמטרים אינסטרומנטלי של מדידות HRTEM דיווחו כאן מפורטים Ref. 36 ו -39.
  3. כדי לקבוע את SSA BET (Brunauאה-אמט-טלר פינת משטח ספציפי) וערכי נפח נקבובי שדווח בטבלה 1, למדוד N 2 איזותרמות ספיחה / desorption ב -196 מעלות צלזיוס. לפני המדידה, outgas דגימות ב 250 ° C כדי להסיר מים ומזהמים אטמוספריים אחרים 10 תוך שמירה נוירוטיפיקלים 6,14-16. פרטי אינסטרומנטלי מדווחים Ref. 39.
  4. Outgas האבקה בתא קוורץ UV-Vis מחובר מסגרת ואקום סטנדרטית (לחץ שיורית מתחת ל -10 -3 mbar) ולקחת החזרה המפוזרת שלה (DR) ספקטרום UV-Vis. הפרמטרים אינסטרומנטלי של DR-UV-Vis הספקטרום דיווחו כאן מפורטים Ref. 36.
    הערה: פרטים הניסיונות ואינסטרומנטלית לגבי מדידות ניידות electrophoretic מדווחים Ref. 39.
  5. ניסויי ספיחת NaAO7
    1. הכן 200 מ"ל של 0.67 פתרון מ"מ NaAO7 ידי הוספת מים פעמיים מזוקקים 0.047 גרם NaAO7 בבקבוק נפח. ה- pH הפתרון צריך להיות 6.80.
    2. יוצקים 50 מ"ל של הפתרון בתוך בקבוק כהה ולהוסיף 50 מ"ג של IMO (ז אבקת ריכוז 1 / L). שמור את הפתרון תחת בחישה במהלך הניסוי. חזור על פעולה זו עם האבקות האחרות (ריכוז אבקה 1 גר '/ ל).
    3. במרווחי זמן קבועים (t: 0 שניות, 5 דקות, 10 דקות, 45 דקות, 2 שעות, 5 שעות, 24 שעות, ו -72 שעות), לשחזר 5 מ"ל של supernatant על ידי צנטריפוגה ב 835 XG במשך 3 דקות.
    4. לנתח את supernatant על ידי ספקטרוסקופיה UV-Vis ההולכה של בעל קובט נתיב 1 מ"מ. בתמיסה מימית, AO7 - עובר אזו-hydrazone tautomerism, ואילו טופס hydrazone יציב בשלב מוצק, כפי שמוצג על ידי ספקטרום UV-Vis ב 2 איור. לקבוע את כמות AO7 - יוסר הפתרון על ידי מדידת ירידה של עוצמת הלהקה 484 ננומטר של הטופס hydrazone, על פי הספרות 38,39,41.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בדבר הסינתזה של IMO ו Fe מסומם IMO נוירוטיפיקלים, הנושאים הרלוונטיים ביותר הם i) ההיווצרות של נוירוטיפיקלים, במיוחד במהלך Fe-סימום בסינתזה ישירה; ii) לסביבה הריאלית של מיני Fe בחומרים הסופיים; ו- III) ההשפעה פה על מאפייני physicochemical של החומר, במיוחד פער הלהקה שלה ומאפיין הספיחה שלה. הנוכחות של Fe על פני השטח החיצוניים של נוירוטיפיקלים אכן צפויה לשנות את יחסי הגומלין בין נוירוטיפיקלים והמינים סֶפַח, במיוחד בסין בתחום פתרונות מים. ההיבטים הנ"ל צ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

על מנת להצליח, פרוטוקול דיווח יש להיות אחריו בקפידה, שכן היווצרות של נוירוטיפיקלים תלוי אך ורק על תנאי סינתזה. השלבים הבאים הם קריטיים: בצעדי 1.2 ו -2.3, עודף קל של TEOS צריך לשמש ביחס היחס ורכב Si / אל (כלומר, TEOS: ATBS = 1.1: 2). עודף TEOS מונע היווצרות המועדפת של gibbsite (Al (OH) 3) ו / או boehmite (AIOOH) שלבי 46,47.

דבר חשוב נוסף הוא הידרוליזה המהירה של ATBS. כדי למנוע זאת, ס...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מודים פרופ 'קלאודיו Gerbaldi ו Nerino Penazzi (Politecnico di Torino) עבור השאלת בחדר יבש.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
חומצה פרכלורית (70%) puriss. p.a., מגיב ACS, 70% (T)Sigma Aldrich (Fluka)77230רעיל. השתמש במגן פנים ובמסנן הנשמה.
אלומיניום-תלת-sec-בוטוקסיד 97%סיגמא אולדריץ'201073גירוי בעור ובעיניים. השתמש במגני עיניים ופנים ובמסנן הנשמה.
טטראתיל אורתוסיליקט (דרגת ריאגנט 98%)סיגמא אולדריץ'131903רעיל. גירוי בעור ובעיניים. השתמש במגני עיניים ופנים ובמסנן הנשמה.
מגיב ACS של ברזל (III) כלוריד הקסהידרט, 97%סיגמא אולדריץ'236489רעיל וקורוזיבי. השתמש במגני עיניים ופנים וכפפות.
כתום II מלח נתרן למיקרוסקופיה (Hist.), אינדיקטור (pH 11.0-13.0)Sigma Aldrich (Fluka)75370גירוי בעור ובעיניים. השתמש בכפפות ובמסכת אבק.

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ajayan, P. M. Nanotubes from carbon. Chem. Rev. 99 (7), 1787-1800 (1999).
  2. Wada, S. I., Eto, A., Wada, K. Synthetic allophane and imogolite. J. Soil. Sci. 30 (2), 347-355 (1979).
  3. Farmer, V. C., Adams, M. J., Fraser, A. R., Palmieri, F. Synthetic imogolite: properties, synthesis and possible applications. Clay Miner. 18 (4), 459-472 (1983).
  4. Yoshinaga, N., Aomine, A. Imogolite in some ando soils. Soil Sci. Plant Nutr. 8 (3), 22-29 (1962).
  5. Cradwick, P. D. G., Farmer, V. C., Russell, J. D., Wada, K., Yoshinaga, N. Imogolite, a Hydrated Aluminium Silicate of Tubular Structure. Nature Phys. Sci. 240, 187-189 (1972).
  6. Bonelli, B., et al. IR spectroscopic and catalytic characterization of the acidity of imogolite-based systems. J. Catal. 264 (2), 15-30 (2009).
  7. Yang, H., Wang, C., Su, Z. Growth Mechanism of Synthetic Imogolite Nanotubes. Chem. Mater. 20 (13), 4484-4488 (2008).
  8. Wada, S. Imogolite synthesis at 25. Clay Clay Miner. 35 (5), 379-384 (1987).
  9. Yucelen, G. I., et al. Shaping Single-Walled Metal Oxide Nanotubes from Precursors of Controlled Curvature. Nano Lett. 12, 827-832 (2012).
  10. Ackerman, W. C., et al. Gas/vapor adsorption in imogolite: a microporous tubular aluminosilicate. Langmuir. 9 (4), 1051-1057 (1993).
  11. Wilson, M. A., Lee, G. S. H., Taylor, R. C. Benzene displacement on imogolite. Clay Clay Miner. 50 (3), 348-351 (2002).
  12. Bonelli, B., Armandi, M., Garrone, E. Surface properties of alumino-silicate single-walled nanotubes of the imogolite type. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (32), 13381-13390 (2013).
  13. Amara, M. S., et al. Hexagonalization of Aluminogermanate Imogolite Nanotubes Organized into Closed-Packed Bundles. J. Phys. Chem. C. 118, 9299-9306 (2014).
  14. MacKenzie, K. J., Bowden, M. E., Brown, J. W. M., Meinhold, R. H. Structural and thermal transformation of imogolite studied by 29Si and 27Al high-resolution solid-stated magnetic nuclear resonance. Clay Clay Miner. 37 (4), 317-324 (1989).
  15. Kang, D. Y., et al. Dehydration, dehydroxylation, and rehydroxylation of single-walled aluminosilicate nanotubes. ACS Nano. 4, 4897-4907 (2010).
  16. Zanzottera, C., et al. Thermal collapse of single-walled aluminosilicate nanotubes: transformation mechanisms and morphology of the resulting lamellar phases. J. Phys. Chem. C. 116 (13), 23577-23584 (2012).
  17. Wada, S. I., Wada, K. Effects of Substitution of Germanium for Silicon in Imogolite. Clay Clay Miner. 30 (2), 123-128 (1982).
  18. Thill, A., et al. Physico-Chemical Control over the Single-or Double-Wall Structure of Aluminogermanate Imogolite-like Nanotubes. J. Am. Chem. Soc. 134 (8), 3780-3786 (2012).
  19. Mukherjee, S., Bartlow, V. M., Nair, S. Phenomenology of the growth of single-walled aluminosilicate and aluminogermanate nanotubes of precise dimensions. Chem. Mater. 17 (20), 4900-4909 (2005).
  20. Kang, D. -Y., Zang, J., Jones, C. W., Nair, S. Single-Walled Aluminosilicate Nanotubes with Organic-Modified Interiors. J. Phys. Chem. C. 115 (15), 7676-7685 (2011).
  21. Bottero, I., et al. Synthesis and characterization of hybrid organic/inorganic nanotubes of the imogolite type and their behaviour towards methane adsorption. Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2), 744-750 (2011).
  22. Kang, D. -Y., et al. Direct Synthesis of Single-Walled Aminoaluminosilicate Nanotubes with Enhanced Molecular Adsorption Selectivity. Nature Commun. 5, 3342(2014).
  23. Ma, W., Yah, M. O., Otsuka, H., Takahara, A. Application of imogolite clay nanotubes in organic-inorganic nanohybrid materials. J. Mater. Chem. 22 (24), 11887-11892 (2012).
  24. Park, S., et al. Two-dimensional alignment of imogolite on a solid surface. Chem. Commun. , 2917-2919 (2007).
  25. Yamamoto, K., Otsuka, H., Wada, S., Takahara, A. Surface modification of aluminosilicate nanofiber "imogolite". Chem. Lett. 30, 1162-1173 (2001).
  26. Zanzottera, C., et al. Physico-chemical properties of imogolite nanotubes functionalized on both external and internal surfaces. J. Phys. Chem. C. 116 (13), 7499-7506 (2012).
  27. Gustafsson, J. P. The surface chemistry of imogolite. Clay Clay Miner. 49 (1), 73-80 (2001).
  28. Denaix, L., Lamy, I., Bottero, J. Y. Structure and affinity towards Cd2+, Cu2+, Pb2+ of synthetic colloidal amorphous aluminosilicates and their precursors. Coll. Surf. A. 158 (3), 315-325 (1999).
  29. Clark, C. J., McBride, M. B. Cation and anion retention by natural and synthetic allophane and imogolite. Clay Clay Miner. 32 (4), 291-299 (1984).
  30. Parfitt, R. L., Thomas, A. D., Atkinson, R. J., Smart, R. S. tC. Adsorption of phosphate on imogolite. Clay Clay Miner. 22 (5-6), 455-456 (1974).
  31. Arai, Y., McBeath, M., Bargar, J. R., Joye, J., Davis, J. A. Uranyl adsorption and surface speciation at the imogolite-water interface: Self-consistent spectroscopic and surface complexation models. Geochim. Cosmochim. Acta. 70 (10), 2492-2509 (2006).
  32. Harsh, J. B., Traina, S. J., Boyle, J., Yang, Y. Adsorption of cations on imogolite and their effect on surface charge characteristics. Clay Clay Miner. 40 (6), Clay Clay. 700-706 (1992).
  33. Ookawa, M., Inoue, Y., Watanabe, M., Suzuki, M., Yamaguchi, T. Synthesis and characterization of Fe containing imogolite. Clay Sci. 12 (2), 280-284 (2006).
  34. Alvarez-Ramìrez, F. First Principles Studies of Fe-Containing Aluminosilicate and Aluminogermanate Nanotubes. J. Chem. Theory Comput. 5 (12), 3224-3231 (2009).
  35. Guimarães, L., Frenzel, J., Heine, T., Duarte, H. A., Seifert, G. Imogolite nanotubes: stability, electronic and mechanical properties. ACS Nano. 1 (4), 362-368 (2007).
  36. Shafia, E., et al. Al/Fe isomorphic substitution versus Fe2O3 clusters formation in Fe-doped aluminosilicate nanotubes (imogolite). J. Nanopar. Res. 17 (8), 336(2015).
  37. Avellan, A., et al. Structural incorporation of iron into Ge-imogolite nanotubes: a promising step for innovative nanomaterials. RSC Advances. 4 (91), 49827-49830 (2014).
  38. Shafia, E., et al. Reactivity of bare and Fe-doped alumino-silicate nanotubes (imogolite) with H2O2 and the azo-dye Acid Orange 7. Catal. Tod. , (2015).
  39. Shafia, E., et al. Isomorphic substitution of aluminium by iron into single-walled alumino-silicate nanotubes: A physico-chemical insight into the structural and adsorption properties of Fe-doped imogolite. Micropor. Mesopor. Mat. 224, 229-238 (2016).
  40. Arancibia-Miranda, N., Acuña-Rougiera, C., Escudey, M., Tasca, F. Nanomaterials. 6 (2), 28(2016).
  41. Freyria, F. S., et al. Reactions of Acid Orange 7 with Iron Nanoparticles in Aqueous Solutions. J. Phys. Chem. C. 115 (49), 24143-24152 (2011).
  42. Zhao, X., et al. Selective anion exchange with nanogated isoreticular positive metal-organic frameworks. Nat. Commun. 4, 2344(2013).
  43. Bursill, L. A., Peng, J. L., Bourgeois, L. N. Imogolite: an aluminosilicate nanotube material. Philos. Mag. A. 80 (1), 105-117 (2000).
  44. Rotoli, B. M., et al. Imogolite: An Aluminosilicate Nanotube Endowed with Low Cytotoxicity and Genotoxicity. Chem. Res. Toxicol. 27 (7), 1142-1154 (2014).
  45. Shu, H. -Y., Chang, M. -C., Hu, H. -H., Chen, W. -H. Reduction of an azo dye acid black 24 solution using synthesized nanoscale zerovalent iron particles. J. Colloid Interface Sci. 314 (1), 89-97 (2007).
  46. Farmer, V. C. Synthetic imogolite, a tubular hydroxylaluminum silicate. International Clay Conference, , Elsevier. Amsterdam, Netherlands. (1978).
  47. Farmer, V. C., Fraser, A. R., Tait, J. M. Synthesis of imogolite: a tubular aluminium silicate polymer. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 13, 462-463 (1977).
  48. Violante, A., Huang, P. M. Formation mechanism of aluminum hydroxide polymorphs. Clay Clay Miner. 41 (5), 590-597 (1993).
  49. Violante, P., Violante, A., Tait, J. M. Morphology of nordstrandite. Clay Clay Miner. 30 (6), 431-437 (1982).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

HRTEMUV Vis

מאמרים קשורים