Riflettanza diffusa infrarossi spettroscopica Identificazione disperdenti / particelle Bonding Meccanismi a inchiostri funzionali

L'obiettivo generale di questa procedura è identificare le molecole di dispersante assorbite sulle particelle disperse all'interno di dispersioni colloidali. Questo viene ottenuto innanzitutto mediante centrifugazione della soluzione colloidale, al fine di separare le particelle dal dispersante. Successivamente, le particelle isolate vengono lavate con solventi, recuperate mediante centrifugazione ed essiccate in stufa.

Il sedimento essiccato viene quindi mescolato all'interno di una matrice di bromuro di potassio e macinato in una polvere fine. Infine, la miscela viene caricata in un portacampioni e analizzata mediante spettroscopia infrarossa a riflettanza diffusa a trasformata di Fourier, ottenendo infine lo spettro infrarosso a riflettanza diffusa a trasformata di Fourier.

La spettroscopia trasformata viene utilizzata per identificare le molecole chimiche e i dispersanti adsorbiti. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ad altri metodi, come l'infrarosso a riflessione totale attenuata, è che in questo caso le interferenze provenienti dal solvente sono ridotte al minimo. Pertanto, questa tecnica può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della scienza dei colloidi e delle superfici, ad esempio in che modo le particelle funzionali vengono stabilizzate in una dispersione colloidale.

In questo video, illustrerò la procedura associata alla spettroscopia infrarossa, alla preparazione del campione e alla misurazione per isolare particelle funzionalizzate sulla superficie da una dispersione colloidale. Iniziare prelevando con una pipetta una quantità sufficiente di inchiostro in un nuovo tubo conico in modo che la massa totale delle particelle sia di almeno due grammi. Posizionare il tubo in una centrifuga da banco con rotor swinging bucket e centrifugare le particelle funzionalizzate per 30-90 minuti.

A temperatura ambiente per una corretta sedimentazione delle particelle, la velocità di centrifugazione deve essere ottimizzata in modo da ottenere un soprannatante limpido e trasparente entro 90 minuti. Successivamente, trasferire il soprannatante in una provetta pulita e conservare un'aliquote per ulteriori analisi. Per quanto riguarda il pellet, posizionare la provetta scoperta capovolta su un tovagliolo di carta e permettere alle eventuali gocce residue di soprannatante di scivolare lungo la parete della provetta e di essere assorbite dal tovagliolo.

Risciacquare lo strato superiore del pellet compatto aggiungendo due millilitri di solvente fresco contenente la stessa composizione utilizzata nella formulazione originale dell'inchiostro. Decantare immediatamente il soprannatante e ripetere il lavaggio altre tre volte. Non vortexare il tubo in alcun momento durante questi passaggi di lavaggio.

Dopo l'ultimo risciacquo, posizionare il tubo senza tappo capovolto per cinque minuti ed eliminare qualsiasi solvente residuo per capillarità. Successivamente, trasferire le particelle funzionalizzate dal tubo su un vetrino pulito e asciutto utilizzando una spatola metallica. Se necessario, rimuovere le particelle in eccesso dalla punta della spatola con un bastoncino di cotone senza lanugine e non abrasivo oppure con la punta di un'altra spatola.

Posizionare la capsula di vetro in un forno a 50 gradi Celsius e lasciare evaporare lentamente il solvente dalle particelle per circa 24 ore. I sedimenti possono essere conservati nel forno o in un altro luogo pulito e asciutto per un periodo fino a tre settimane prima di ulteriori lavorazioni. Per sottoporre a saggio le particelle di inchiostro funzionalizzate sulla superficie mediante spettroscopia di riflettanza diffusa nell'infrarosso, una varietà di spettrometri FTIR attrezzati.

Con un apparato per la riflettanza diffusa si può svolgere il compito per la maggior parte delle particelle di inchiostro. Un rivelatore standard di solfato di triglicina drogato con L-alanina deuterato fornirà una sensibilità sufficiente per il saggio. Accendere la sorgente della lampada a infrarossi e lasciare riscaldare la lampada per almeno un'ora per aumentare il rapporto segnale-rumore nella spettroscopia IR.

Eseguire lo spurgo della camera e lasciare stabilizzare la lampada per almeno un giorno prima delle misurazioni. Questo passaggio deve essere effettuato prima dell'allineamento. Per iniziare il processo di configurazione, posizionare l'accessorio di campionamento con riflettanza diffusa nel compartimento di campionamento dello spettrometro e allineare l'accessorio di campionamento stesso seguendo le istruzioni del produttore.

Dopo aver sigillato il comparto di campionamento, equilibrare l'umidità e il contenuto di anidride carbonica nella camera introducendo un flusso costante di azoto secco o anidride carbonica, oppure aria secca priva di impurità, al tasso indicato dal produttore dello strumento. Monitorare in tempo reale la riduzione dei picchi di fondo di acqua e anidride carbonica nell'IR. A intervalli di uno o due minuti, registrare il momento in cui entrambi i picchi di fondo nell'IR hanno raggiunto livelli soddisfacenti.

Il prerequisito per un'analisi di preparazione del campione di successo è la disponibilità dei seguenti accessori: un piccolo mortaio e pestello in diaspro da 35 millimetri, una piccola spatola metallica, una lametta e due capsule per campioni da analisi infrarossa a riflettanza diffusa. Per iniziare, pulire manualmente ogni singolo accessorio con acetone. Posizionare tutti gli accessori in un forno impostato a 50 gradi Celsius e lasciare asciugare gli oggetti per 10 minuti.

Dopo la cottura a secco, lasciare raffreddare lentamente gli oggetti a temperatura ambiente sul banco del laboratorio mentre gli accessori si raffreddano. Prelevare le particelle di inchiostro precedentemente essiccate dal forno a 50 gradi Celsius. Posizionare un foglio di carta da pesata su una bilancia microanalitica.

Misurare con attenzione 25 milligrammi delle particelle di inchiostro e lasciare le particelle sulla bilancia microanalitica per il momento. Quando gli accessori per la preparazione del campione si saranno raffreddati, versare 0,5 grammi di polvere di bromuro di potassio per spettroscopia infrarossa nel mortaio di agata.

Poiché il bromuro di potassio è igroscopico, è preferibile utilizzare confezioni di bromuro di potassio prepesate disponibili in commercio per ridurre al minimo la possibilità di acqua in eccesso. Durante l'adsorbimento di vapore nel processo di Wang, macinare il bromuro di potassio con mortaio e pestello fino a quando la polvere non assume un aspetto uniforme. Successivamente, riempire con attenzione una delle coppette per campionamento nell'infrarosso con la polvere di bromuro di potassio macinata, quasi fino all'orlo.

Premere leggermente la superficie superiore della polvere con l'estremità smussata del pestello e riempire con cura il bicchiere del campione con altra polvere. Utilizzando una lametta, livellare con attenzione lo strato superficiale della polvere in modo che risulti perfettamente allineato con il bordo del bicchiere del campione; il bicchiere del campione di bromuro di potassio puro così completato sarà designato come campione di riferimento.

Per preparare la coppetta campione, aprire una nuova confezione di 0,5 grammi di bromuro di potassio e versarla sul letto del mortaio. Aggiungere a questo letto di bromuro di potassio le 25 milligrammi di particelle di inchiostro precedentemente pesate e macinare il miscuglio con pestello e mortaio fino a ottenere un composto omogeneo nell'aspetto. A questo punto, trasferire con attenzione il miscuglio di particelle di inchiostro e bromuro di potassio in una nuova coppetta per campionamento infrarosso.

Premere la superficie superiore della polvere con l'estremità smussata del pestello e aggiungere con cura altra polvere per completare il campionamento. Infine, livellare l'eccesso di polvere con una lametta. I campioni di riferimento e sperimentali sono ora pronti per le misurazioni mediante spettroscopia infrarossa.

Posizionare innanzitutto sia il bicchiere di riferimento che quello campione nel supporto, quindi inserire il supporto nel compartimento di campionamento. Posizionare il supporto in modo che il bicchiere di riferimento contenente i cristalli di bromuro di potassio puro sia allineato con il percorso di illuminazione a infrarossi. Chiudere rapidamente il compartimento di campionamento a infrarossi e riequilibrare il compartimento mediante purga con azoto o aria secca per il tempo predeterminato necessario a stabilizzare i livelli di acqua e anidride carbonica.

Di solito almeno cinque minuti per ridurre i picchi di fondo di acqua e anidride carbonica. Minimizzare il tempo di esposizione all'aria durante il caricamento del campione. Dopo lo spurgo della camera, illuminare il campione di bromuro di potassio puro con radiazione infrarossa e misurare gli spettri all'interno delle frequenze di interesse.

Il numero di scansioni deve essere ottimizzato per massimizzare il rapporto segnale-rumore riducendo al minimo il tempo di misurazione. Dopo aver acquisito lo spettro di riferimento, aprire lo scomparto del campione nell'infrarosso e riposizionare il portacampione in modo che la coppetta del campione sperimentale sia allineata con il percorso di illuminazione in infrarosso. Infine, riportare a equilibrio lo scomparto di campionamento, consentendo il tempo necessario di purga con azoto secco o aria per raggiungere l'equilibrio, quindi avviare l'acquisizione degli spettri in infrarosso sul campione sperimentale mediante spettroscopia infrarossa a riflettanza diffusa.

I dati suggeriscono che in una dispersione di nickel due ossido due, butanolo e acido oleico, l'associazione dell'acido oleico sulla superficie delle particelle di nickel due ossido potrebbe essere mediata attraverso il gruppo carbonilico e il gruppo idrossilico dell'acido grasso. Dai dati di spettroscopia infrarossa, si possono ipotizzare alcune possibilità riguardo al modo in cui i gruppi carbossilici potrebbero interagire con una superficie di ossido metallico. Nella spettroscopia infrarossa a riflettanza diffusa, piccole deviazioni nella preparazione del campione e nel protocollo di impostazione dell'apparecchiatura, come la lampada a infrarossi o il tempo di preriscaldamento prima della misurazione, possono ridurre drasticamente il rapporto segnale-rumore, la qualità della linea di base e la ripetibilità delle misurazioni spettroscopiche. Seguendo questa procedura, si possono eseguire esperimenti aggiuntivi mediante spettroscopia infrarossa a riflettanza totale attenuata per rispondere ad ulteriori domande, come ad esempio se la presenza di adsorbati o i meccanismi di assorbimento cambiano in presenza del solvente. Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.