Introduction
添加剤の製造は、最近の医療機器1へのセラミックスから半導体に至るまでの製造のための有望な技術として浮上しています。添加剤製造のアプリケーションが印刷セラミック、金属酸化物、および金属部品に展開されるように、特殊な機能性インクを配合する必要が生じます。必要な機能性インクを定式化する方法の質問は表面及びコロイド科学の基本的な問題に関する：凝集に対して安定化されるコロイド分散液中の粒子するメカニズムは何ですか？概して、安定化は、粒子（したがって凝集）の接近は、クーロン反発力（静電的安定化）することにより、ポリマーの絡み合い（立体安定化）のエントロピーペナルティーにより、またはクーロンの組み合わせのいずれかによって阻止されるような粒子表面の修飾を必要としますとエントロピー力（電気立体安定化）2。これらのメカニズムのいずれかを達成するために安定化は、そのポリマーまたは短い鎖の官能基の結合を介して粒子表面の化学的性質を変更することが通常必要です。したがって、私たちは与えられた化学添加剤が粒子表面に付着し、どのような化学グループ粒子表面に付着するかどうかを知っている安定した機能性インクの需要の合理的製剤。
このプロトコルで提示された方法の目的は、機能性インク中の粒子の表面に吸着化学種の迅速な特徴付けを実証することです。この目標は、広く科学者や印刷セラミック、金属酸化物、および金属デバイスに興味の技術の範囲によって実施活性表面及びコロイド科学者のための特殊なタスクの機能性インクの配合遷移として特に重要です。この目標を達成することは、不透明、高い固体負荷分散を特徴付けるの課題を克服する実験を設計する必要があります。また、CH間の識別が必要です分散液中に存在しているが、実際に吸着されているものから粒子上に吸着されない種emical。さらに、化学的に弱く物理吸着されているものからの粒子上に吸着されているこれらの種を区別する必要があります。この実験プロトコールでは、機能性インク中の分散剤の添付ファイルの特徴付けのための拡散反射赤外分光法の使用を提示します。拡散反射赤外分光法の測定は、分散液中に単に存在するものから、吸着種を区別する必要が分析前のサンプル調製技術に従います。
様々な方法は、現在、化学インク成分とコロイド分散粒子間の相互作用の性質への洞察を得るために使用されます。これらの方法のいくつかは、測定された特性は、表面機能と相関すると推定されている間接的なプローブです。例えば、スラリーのレオロジーまたは沈降Rの変化のATEは、表面改質剤3の吸着と相関することが推定されます。粒径分布は、動的光散乱（DLS）、及びゼータ電位によって特徴づけられるように、電気泳動移動度により特徴付けられるように、表面電荷4,5を有するポリマーまたは種の吸着への洞察を提供します。同様に、熱重量分析（TGA）によってプローブとして試料の質量損失は脱離種の存在と吸着粒子と6との間の相互作用の強さに関係します。上述した間接的なプローブからの情報は、表面の化学的性質の変化を示唆しているが、それらは吸着種の同一性またはその吸着機構への直接的な洞察を提供していません。直接的な洞察は、成分の多くが分散液中に存在する機能性インクにとって特に重要です。詳細な分子レベルの情報を提供するために、X線光電子分光法（XPS）7、13 C核磁気共鳴（NMR）4,6、および赤外分光法8-12が検討されています。これらの3つのオプションのうち、赤外分光法は、特に有望です。 13 C NMRと比較して、赤外分光法は、インクは、測定13中の干渉を防ぐために、分析的に純粋な溶媒を用いて製剤化されることを必要としません。 X線光電子分光法と比較して、標準的な赤外分光法は、測定中に超高真空条件の必要性を回避する、常圧で行うことができます。
コロイド状に分散したセラミック、金属酸化物、及び金属ナノ粒子との相互作用を調べるために、赤外分光法の使用に関する文献の前例があります。これらの作品は、減衰全反射赤外（ATR-IR）9を用いてin situで界面化学を測定する試み、及び固体サンプリング8を用いて、界面化学のex situで測定しようとする試みに分離することができます。 Whileは、 その場での測定では 、スペクトルの操作の必要性に起因し発生する不確実性は、溶媒及び複数のポリマー成分が存在である、多成分のインクのための方法を困難にすることには利点があります。したがって、このプロトコルは、固体サンプリングと現場外の測定に焦点を当てています。固体サンプリング方法の全ては、固体を溶媒から粒子を分離することにより得られた前処理工程、及び赤外線測定は固体粒子上で実行される解析ステップを伴います。方法の違いは、試料前処理の選択において、固体の赤外分析のために使用した実験技術の選択において生じます。歴史的に、固体を分析するために、赤外分光法を使用する従来の方法は、臭化カリウム（KBr法）粉末と固体試料の少量（<1％）を粉砕し、次いで、高圧焼結混合物を供することでした。その結果、透明KBrペレットです。このPRocedureコバルトナノ粒子7に脂肪酸の単層を有する、及びFe 3 O 4ナノ粒子14にカテコール由来の分散剤を用いて、ポリエチレンアミン10で官能化ジルコニアナノ粒子の水性懸濁液から誘導された粉末で正常に試みられています。吸着した分散剤の検出のためのKBrペレット化技術のこれらの成功したアプリケーションにもかかわらず、拡散反射赤外分光法は、いくつかの利点を提供します。一つの利点は、試料調製が簡素化されます。のKBrペレットとは対照的に、拡散反射で固体試料は、単に手で粉砕することができます。粉末自体がサンプルカップにロードされ、拡散散乱赤外光を測定するようにいかなる焼結工程は存在しません。のKBrペレット上の拡散反射率の他の利点は、増加した表面感度15です。表面感度の増加は、本出願のために特に有用であるCRIでtical質問は、ナノ粒子の表面に存在し、吸着質の性質です。
コロイド状に分散した試料上の化学種の吸着を調べるために拡散反射サンプリング技術を使用した作品の中で、主な違いは、液体媒体からナノ粒子を分離する方法で生じます。分離せずに、それは単に、液体媒体中に溶解、分散剤から、特に吸着した分散剤を区別することは不可能である、ため、この手順は非常に重要です。いくつかの例では、分離の方法は、実験プロトコル12,16,17から明らかではありません。指定された場合には、最も頻繁に練習方法は、重力分離を含みます。理論的根拠は、セラミック、金属酸化物、及び金属ナノ粒子はすべて、より高密度の周囲の媒体よりもあることです。彼らは落ち着くとき、彼らは彼らと一緒にのみ特異的に吸着した種を下にドラッグします。化学種は、部品と相互作用していませんiclesは溶液中に残ります。分散液は容易に通常の重力下で18落ち着くかもしれないが、安定したインクジェットインクはobservably年未満の期間にわたって沈降しないようにしてください。このように、分析前の分離のために遠心分離を用いる方法が好ましいです。これは、ガラス粒子19,20、アルミナ8上の分散剤バインダー吸着、及びCuO 11のアニオン性分散剤の官能化分散剤に吸着のいくつかの研究で実証されています。最近、我々は、固体酸化物燃料電池層21のインクジェットエアゾールジェット印刷に使用される非水性分散液中のNiO脂肪酸結合のメカニズムを評価するためにそれを使用しています。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.事前分析サンプル調製
- インクビヒクルからの機能性粒子の分離：遠心分離
- 初期インク配合に基づいて、インクのサンプルを粒子堆積物を2.0gの最小値を得るために必要とされるどのくらいの計算。インクは、10体積％のセラミックであり、たとえば、セラミックの密度は、次いで、3.0mLのインクの最小の沈殿物を2.0gを生成するのに必要とされる、6.67グラム/ cm 3です。
- ピペット遠心管にインク量に必要な少なくとも最低限。遠心分離管の選択は、必要なインクの量にしてインク溶媒に対する管材料の不活性に基づいてなされるべきです。
- 遠心機でチューブを置きます。遠心分離機と回転速度の選択は、インク粒子を沈降するために必要な重力によって決定されます。 TX-200スイングバケットローターでソーバルST16遠心分離機のような標準的な実験室の遠心分離機は、通常十分です。
- 回転RAでインクを回転させるプログラムの遠心分離機TEと透明な上清を生成するのに必要な時間。分および90分の30との間に4,000 rpmで - ここで使用する遠心分離機の場合、一般的な速度および時間は3,000です。正確な回転速度と試行錯誤を必要とし得るインクを沈降するために必要な時間に到着すると、同じ平均粒径のインクであっても、異なる粒径分布を有することができるからです。
- 分離後のサンプル処理：上清を除去し、試料を洗浄、乾燥
- 透明な上清が達成された後、遠心分離から遠心管を削除します。
- 上清を除去し、将来の分析のためにキャップされたガラスサンプルバイアル中に保存します。機能性粒子は現在、遠心分離管の残留しています。
- デカントした後、ペーパータオル上で逆さまにキャップされていない遠心管を配置し、追加の上清は、1分間に滴下することを可能にします。
- ペーパータオルからチューブを外し、を添加することにより沈降粒子をすすぎますチューブインク配合物中に使用したのと同じ組成の新しい溶媒の約2ミリリットル。この溶媒は唯一の遠心分離管に沈降した粒子の最上層に触れることに注意してください。溶媒をデカントします。すすぎサイクルを3回繰り返します。
- 最終すすぎサイクルの後、ペーパータオル上で逆さまにキャップされていない遠心管を配置し、追加の溶媒を約5分間実施滴下することを可能にします。
- 遠心管の底から沈殿物を除去し、清潔で乾燥した時計皿の上に拡散するために、薄い金属へらを使用してください。スパチュラ先端から余分な粒子を除去するために糸くずの出ない非研磨綿棒またはクリーンへらの先端を使用してください。
- 50℃のオーブンに時計皿を置き、粒子が24時間乾燥させます。オーブンの温度は、吸着された種の分解の可能性を最小限に抑えるために、比較的低く保たれるべきです。粒子を乾燥するのに必要な時間は、溶媒の蒸気圧に依存します。 24時間が典型的であるが、結果は通常、12時間と短くし、3週間ほどに長い時間を待って鈍感です。
2.拡散反射赤外分光測定
- 赤外分光計の製造：付属品を揃え、パージ室
- IR分光計の電源をオンにします。
- 拡散反射赤外分光測定のために準備するために、赤外分光計のサンプリング区画に拡散反射サンプリング·アクセサリを配置します。赤外分光光度計は、任意のフーリエ変換拡散反射サンプリング装置とのインタフェースが可能な赤外分光計を変換することができます。パイク·テクノロジーズEasiDiffアクセサリとインターフェイス島津IRプレステージ21分光計は、このプロトコルのために利用しました。ほとんどのインク粒子の場合、標準的な重水素化、L-アラニンのドープされたトリグリシン硫酸（DLATGS）検出器は、測定のために十分な感度を提供します。液体窒素は、水銀カドミウムテルル（MCT）Dを冷却しましたetectorは十倍感度が増加するために4つを提供し、これは、インクの粒子表面に吸着を識別するために通常必要ではありません。
- 製造業者の指示に従って拡散反射サンプリング·アクセサリを合わせます。
- 整列した後、赤外線サンプリングコンパートメントを閉じて、窒素またはCO 2を含まない、乾燥した空気（10リットル/分のパージ率）でパージし始めます。標準パーカーBalston FT-IRパージガス発生器は、1ppm未満の水とCO 2と空気を提供します。安定した水及びCO 2フリー室を得るために必要なパージ時間の量は、試料室の構成と実験室の湿度に依存するであろう。必要なパージ時間は、1または2分間隔で撮影した背景スペクトルを比較し、時間の関数としての水の強度とCO 2のバンドを評価することにより実験的に決定することができます。
- 拡散反射赤外分光法のMEAについて、サンプルを用意urement
- 小（35ミリメートル）をメノウ乳鉢と乳棒、小さな金属製のへら、ストレートカミソリの刃、および2つの拡散反射赤外サンプルカップ：次のサンプル調製のアクセサリーを入手します。その後、アセトン、エタノールできれいなアクセサリーを拭き、そしてそれらを50℃のオーブンで10分間乾燥させます。
- オーブンから、きれいな乾いた試料調製アクセサリーを取り外し大キムワイプの上に置き、それらを室温に冷却します。
- 試料調製付属品は、冷却されているが、オーブンから乾燥したインク粒子を除去し、粒子試料の0.025グラムを測定するために、化学天秤を使用しています。化学天秤に座ったサンプルを残します。
- 試料調製アクセサリーに戻り、メノウ乳鉢にKBrを0.5グラムを注ぎます。常にKBrを赤外線アプリケーションのために販売を使用します。彼らはambieに吸湿性のKBrの時間と露出を最小限に抑えるため、計量のKBr（サーモサイエンティフィック）の各0.5グラムパケットが推奨されている予め測定NT水蒸気。均一な外観、連続手動研削通常1分間にKBrを挽きます。
- 完全に地面にKBr粉末と拡散反射赤外サンプリングカップのいずれかを入力します。軽く乳棒の平滑末端を有する粉末を押して、上からのKBrとサンプリングカップ。
- サンプルカップでのKBrの上部を平坦化するかみそりの刃の側面を使用してください。この充填され、平坦化されたサンプルは、参照またはバックグラウンドです。
- 乳鉢で残っているのKBrを処分し、拭いてください。
- のKBr粉末の新しい0.5グラムパケットを開き（またはのKBr粉末0.5gを追加）し、乳鉢に注ぎます。
- 以前のKBrを0.5gにインク粒子の0.025グラムを秤量し、均一な粉末、連続手動研削通常1分を形成するために、乳棒で挽く追加。のKBrにインク粒子のこの割合は、測定中に5重量％のサンプルを提供します。これは、標準の範囲内である（1から10重量％）が、Oをによって上下に調整することができますn個のサンプルの吸収率と信号強度。
- 粒子/ KBrを混合物が充填された試料カップを作成する手順の2.3.5と2.3.6に従ってください。
- 赤外分光測定
- ホルダーにリファレンスとサンプルカップを置き、拡散反射赤外分光法のサンプリング·アクセサリの中にホルダーを配置します。位置ホルダ背景を含むカップは（純粋にKBr）材料は、赤外線放射に露出されるように。
- 赤外線サンプリングコンパートメントを閉じて、区画が5分間パージすることができます。このパージ時間は2.2ステップで必要であると決定された時間の量に応じて調整することができます。
- パージの5分後に、関心領域内の背景の赤外スペクトルを得ます。スキャン数は、測定時間を最小限に抑えながら、信号対雑音比を最大にするように設定されるべきです。解像度4cm -1での128回のスキャンでは、通常十分です。
- backgroun後のDスキャンが完了すると、赤外線サンプルコンパートメントを開いて、それは今、赤外線に露出するように、粒子/ KBr錠剤混合物を含有するカップを動かします。
- 繰り返しは、粒子/ KBrを混合物のスペクトルを得るために、2.4.2および2.4.3を繰り返します。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
このプロトコールに記載の実験手順は、固体酸化物型燃料電池のアノードを印刷するために使用されるインク中のNiO粒子の安定化のメカニズムへの洞察を得るために適用されています。このインクは、2-ブタノール、アルファテルピネオール、および分散剤とバインダー22の範囲内のNiO粒子の分散液です。代表的な結果をオレイン酸分散剤と2-ブタノール中のNiOの単純化された分散のためにここに示されています。 図1Aに、我々は、生拡散反射赤外分光データを示します。このデータを解釈するためには、分散前のNiO粒子のスペクトル（ 図1B）およびニートの分散剤、オレイン酸（ 図1C）のスペクトルに分散液から得られたNiO粒子のスペクトルを比較する必要があります。我々は、 図1のデータのいずれもベースライン減算または数学的変換を受けていないことをここで注意します。このように、のは間違いありませんデータ処理から生じるrtifacts。分散されたNiOの分光シグネチャーを分散を受けなかったのNiOとは異なるので、吸着種はNiOの/ 2-ブタノール/オレイン酸の分散体から得られたNiO上に存在することが明らかです。のNiOは、オレイン酸なし2-ブタノール中に分散されたときにこれらのピークは生じないので、ピークは、オレイン酸部分から来なければなりません。 NiOの上に吸着ニートオレイン酸（ 図1C）、オレイン酸部分との間の差は、吸着のメカニズムへの洞察を提供します。 CH伸縮領域（〜2800センチメートル-1 3200センチメートルには-1）乱されていないですので、吸着/粒子結合相互作用におけるC = C結合の関与はありそうです。特に、ビニルCHストレッチが吸着し、きちんとしたオレイン酸と同じ位置にあります。一方、カルボン酸官能基（1708センチメートル-1）に対応するC = O伸縮はきちんとオレイン交流のための強力かつ存在しますIDが、吸着されたオレイン酸は存在しません。同様に、平面のうちOHオレイン酸（γ（OH）、〜940センチメートル-1）の変形モードは、NiOを持つ分散により消失します。モードとOH変形モードカルボニル伸縮の消失は、η2の構成21の両方の酸素を介してのNiOにオレイン酸結合ことを示唆しているν（COO）のピーク（1547センチメートル-1）の出現を伴っています。 2種は、（酸素が 隣接するニッケルセンターを通じて表面に結合し）（両方の酸素が 単一のNi表面の中心を通ってボンディング）キレートまたはブリッジングされてもよい提案η（ 図2）。以前の赤外線およびX線結晶学的研究を通して確立されているように、これらのオプションとの区別することは、νS（COO）とν など （COO）のモードを解決する能力を必要とするであろう 酢酸化合物23の。
びまんReflectance赤外分光分析データは、製剤（試料/ KBr法の有効性は、混合とKBr /サンプルの粒子サイズ）および赤外分光ソースが適切に暖機される程度にサンプルに敏感である。 図3 U字形のベースラインの例を提供し、そして広いピーク。 図3のスペクトルは、オレイン酸/ NiOの結合の性質についての類似の定性的な情報を提供していますが、ピーク幅は、特に1250センチメートル以下の領域で、スペクトル特徴の解像度を妨げる-1および3000センチメートル上記-1。また、U字状のベースラインは、波数スケールの両端に歪みが増加すると、スペクトル特徴の強さを誇張します。
最後に、クベルカムンク方程式のアプリケーションを介して拡散反射赤外分光データの変換は、散乱放射線の強度を定量的濃度に関連することが可能な機構を提供します
図1の生の赤外分光データは拡散反射は（C）と比較して、単独で、（B）のNiO粒子と比較したNiO /オレイン酸/ 2-ブタノール分散液から得られた（A）のNiO粒子に対応する赤外分光データを減衰します全反射infrareニートのオレイン酸からD分光データ。
図のNiOにオレイン酸結合のための2構成η可能な2.可能な構成は、次のとおりです。（A）キレート、および（B）は、ブリッジング。吸着のためのこれらのオプションは、無機錯体23で観察された典型的な構造に基づいています。結合長と結合角は一定の縮尺で描かれていません。
図3.生赤外分光データは NiOの/オレイン酸/ 2-ブタノール分散液から得たNiO粒子に対応する反射赤外分光データを拡散します。赤のトレースは、U字型を示していますDベースラインとIR源と不十分な混合のアップとサンプルとKBr粉末の粉砕不十分な暖かいの特徴的な増加ピーク幅。この図のデータでは、島津IRプレステージ-21機器のIR源は、測定前に約1時間の電源を投入しました。 IR源は測定前に12時間以上の電源を入れたときに島津IRプレステージ-21楽器のために、改善されたデータは、一般的に得られました。この図の赤線は、混合粉砕することは、試料中の粒子の大きさに1分未満および不均一性のために行われた、視覚的に明らかでした。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
この手順を使用して高品質の赤外線スペクトルを生成するための2つの重要な要素があります：1）水質汚染の絶対量およびサンプルとリファレンスカップの間の水の汚染の量の違いを最小限に抑えます。 2）均一な平らな層と類似のKBr結晶粒サイズのサンプルとリファレンスカップを作成します。これらの要因の両方が2.3節で概説した試料調製手順に特に注意を払って達成されます。
注文水質汚染の全体的な量を最小化し、基準及びサンプル中の同じ水の汚染を維持するために、それは吸湿性のKBrは、大気中の水蒸気に暴露される時間の量を最小にするために、基準を維持することが必要であるとサンプルのKBrは、時間のほぼ同じ量のために大気にさらさ。 KBrをサンプルpreparatio中に大気中の水蒸気に暴露される時間の量を最小限にしますKBrをパケットが開かれ（または臭化カリウム粉末を計量する）の前のnは、インク粒子のサンプルを秤量しなければなりません。全く水の吸着が測定中に発生しないように、また、赤外線サンプルコンパートメントは、清潔で乾燥した空気（または窒素ガス）の連続パージ下に維持されるべきです。サンプル及び基準カップとの間の水の汚染の差を最小限にするために、新規のKBr参照カップが作成され、新しいサンプルを作成して測定されるたびに測定されるべきです。また、KBrを参照のKBrが地面になった後、最小の遅延で開放し、空気にさらされるべきサンプルカップに使用します。
均一な平らな層と類似のKBr結晶粒サイズのサンプルとリファレンスカップを作成するには、サンプルは、同じ時間、同じ勢いで粉砕する必要があります。機械的粉砕およびブレンド品が市販されているが、実際では、手動研削は、非常に効果的です。適切な粉末が達成されたら、サンプルおよび基準Cトップ層は平坦で均一になるようにUPSがパックされている必要があります。これを行う1つの簡単な方法は、追加の粉末をコップを締めくくり、その後、乳棒で粉末を軽く押し、粉末とカップを充填することです。粉末のこのトップ層は、表面に沿ってカミソリの刃の側面を実行することにより平坦化します。一度作成すると、サンプル及び基準カップは、その後、平坦な表面を乱すことなく、拡散反射装置内に輸送されなければなりません。これを行うには、すべてのケアはカップを振るしないように注意する必要があります。
インク粒子のための拡散反射サンプリングを行う場合、発生する最も一般的な課題は雑音比凹凸、過剰なピーク幅、および不十分な信号のベースラインです。最も頻度の高いベースラインムラが高く、低波数領域は、吸光度の増加を誇張している中で顕著なU字型です。これは、不十分なサンプルが24を混合する人工物であってもよいです。あるいは、これはinfrarことを示すことができます分光計におけるED放射源が十分に暖機されていません。他のモードでは、他の赤外線のサンプリングと比較して、拡散反射率の測定は、ウォームアップ時間を分析計に非常に敏感見えます。同様に、ピーク幅は地面にKBrの粒径に特に、準備をサンプリングするために非常に敏感です。大きな粒径は、より広いピーク24が生じます。ピーク幅が所望のスペクトル特性を解決するには大きすぎる場合したがって、それは、KBrをサプライヤを切り替える手動研削時間を延長する、または機械的研磨に切り替えることが有用であり得ます。本技術は、表面吸着質の検出に焦点を当てているので、ノイズ比に対して不十分な信号も時々遭遇します。 MCT検出器が利用可能である場合、それはより敏感MCT-AにデフォルトDLATGS検出を切り替えることが有用であり得ます。信号対雑音比がまた、スキャン回数を増加させ、スキャンが実行され、その上のスペクトル領域を減少させることによって改善されます。
[1]
Vsは密度ρpと半径Rの粒子の沈降速度です。流体密度、粘度は、それぞれ、Fρ、μであり、重力加速度はgであります。 100nm未満の範囲の有機顔料または他の炭素系材料を分離するために、高いG力を必要とし、したがって高い遠心分離スピードができます。場合でも、分離、有機顔料または他の炭素系粒子が原因赤外領域における炭素の強力かつ広範な吸光度の測定が困難であってもよいです。実際には、炭素系材料の試料濃度を低下させる（ すなわち 、KBr法での希釈を増加させること）時には吸着質の検出を向上させることができますが、信号がまだ低くなる傾向にあります。この手法の最終的な制限は、 エクスサイチュー測定であるということです。ケア乾燥工程中、吸着された種は、機能性インク粒子との相互作用を分解も大きく変化しないことを保証するために注意しなければなりません。これを確認する1つの方法はすぐに遠心分離した後、まだ濡れ少量の沈降物の減衰全反射赤外分光法（ATR-IR）を実行することです。 Aサンプルは、ATRプレート上で乾燥するようにTR-IRスペクトルを定期的に収集することができます。観察されたバンドは、このように時間の関数として吸着物を加え、溶媒の減少量が表示されます。このATR-IR実験により生成吸着帯域は、拡散反射率測定時に発生する吸着帯域に同意した場合、乾燥工程が大幅に吸着/粒子の相互作用の性質を変化させないという証拠があります。我々は、ATR-IRは、この方法で実行しつつ行わATR-IRの測定は、試料を溶媒を蒸発させるのに十分な時間のためにチャンバ内に残っている必要があるため、拡散反射率測定が好ましいが、有用な情報を生成することに注意してください。これらの長い実験時間の間に取得されたデータは、重要な水バンド（コンパートメントを激しく清浄な乾燥空気でパージされた場合でも）に苦しむことがあります。確認実験もunseにATR-IR実験を用いて行うことができますparatedインク9が、適切なベースラインサブトラクションは、このような状況で非自明であり、溶液中に物理吸着したポリマーとポリマーとを区別することは不可能かもしれません。
上述の拡散反射赤外分光法プロトコルは、吸着質セラミック、金属酸化物、金属インクで機能性粒子間の相互作用の性質に貴重な洞察を提供します。ターンでは、この洞察は、機能性インクの合理的な処方を通知することができます。商業生産への学術研究からセラミックの印刷、金属酸化物、および金属デバイスに遷移すると、この拡散反射赤外分光法は、工業的製剤研究所に有用であろう。代わりに、粒子/吸着質相互作用（レオロジー、粒子サイズ、ゼータ電位）の間接的な証拠に頼るので、配合は分子が最も効果的に結合し、所定の粒子を安定化するの直接的な証拠を持っています。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
著者らは、開示することは何もありません。
Acknowledgments
著者らは、UESサブ契約＃S-932から19-MR002下空軍研究所のサポートを認めます。著者らはさらに、ニューヨーク州の大学院研究と教育イニシアティブ（GRTI / GR15）から機器のサポートを認めます。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| FTIR bench | Shimadzu Scientific Instruments | IR_Prestige 21 used in this work; in 2013 IR-Tracer 100 model replaced Prestige-21 | Any research grade FTIR with purgable sample compartment is acceptable |
| Purge gas generator for sample compartment | Parker Balston | 74-5041NA Lab Gas Generator | Provides air with less than 1 ppm CO2 and water; also possible to purge compartment with N2 tank |
| Diffuse Reflectance Infrared Accessory | Pike Technologies | 042-10XX | Includes sample preparation kit and mortar and pestle (these can also be purchased separately, described below) |
| Diffuse Reflectance Sample Preparation kit | Pike Technologies | 042-3040 | Includes sample holder cups, spatulas, alignment mirror, mirror brush, razor blades |
| Agate mortar and pestle | Pike Technologies | 161-5035 | |
| Centrifuge | ThermoScientific | Sorvall ST16 | Most benchtop centrifuges capable of ~5,000 rpm will be acceptable |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Consumables | |||
| Centrifuge tubes | Evergreen Scientific | 222-2470-G8K | Any centrifuge tube of compatible size and material is acceptable |
| KBr powder packets | ThermoScientific | 50-465-317 | Also possible to use alternative KBr supplier |
References
- Wray, P. Additive manufacturing- Turning manufacturing inside out. American Ceramic Society Bulletin. 93, (2014).
- Hiemenz, P. C., Rajagopalan, R. Principles of Colloid and Surface Chemistry, Third Edition, Revised and Expanded. , Marcel Dekker. (1997).
- Böhnlein-Mauß, J., et al. The function of polymers in the tape casting of alumina. Advanced Materials. 4, 73-81 (1992).
- Grote, C., Cheema, T. A., Garnweitner, G. Comparative Study of Ligand Binding during the Postsynthetic Stabilization of Metal Oxide Nanoparticles. Langmuir. 28, 14395-14404 (2012).
- Zhang, Q., et al. Aqueous Dispersions of Magnetite Nanoparticles Complexed with Copolyether Dispersants: Experiments and Theory. Langmuir. 23, 6927-6936 (2007).
- Amstad, E., Gillich, T., Bilecka, I., Textor, M., Reimhult, E. Ultrastable Iron Oxide Nanoparticle Colloidal Suspensions Using Dispersants with Catechol-Derived Anchor Groups. Nano Letters. 9, 4042-4048 (2009).
- Wu, N., et al. Interaction of Fatty Acid Monolayers with Cobalt Nanoparticles. Nano Letters. 4, 383-386 (2004).
- Blackman, K., Slilaty, R. M., Lewis, J. A. Competitive Adsorption Phenomena in Nonaqueous Tape Casting Suspensions. Journal of the American Ceramic Society. 84, 2501-2506 (2001).
- Hind, A. R., Bhargava, S. K., McKinnon, A. At the solid/liquid interface: FTIR/ATR — the tool of choice. Advances in Colloid and Interface Science. 93, 91-114 (2001).
- Wang, J., Gao, L. Surface properties of polymer adsorbed zirconia nanoparticles. Nanostructured Materials. 11, 451-457 (1999).
- Guedes, M., Ferreira, J. M. F., Ferro, A. C. A study on the aqueous dispersion mechanism of CuO powders using Tiron. Journal of Colloid and Interface Science. 330, 119-124 (2009).
- Guedes, M., Ferreira, J. M. F., Ferro, A. C. Dispersion of Cu2O particles in aqueous suspensions containing 4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid disodium salt. Ceramics International. 35, 1939-1945 (2009).
- Gottlieb, H. E., Kotlyar, V., Nudelman, A. NMR Chemical Shifts of Common Laboratory Solvents as Trace Impurities. The Journal of Organic Chemistry. 62, 7512-7515 (1997).
- Amstad, E., et al. Influence of Electronegative Substituents on the Binding Affinity of Catechol-Derived Anchors to Fe3O4 Nanoparticles. The Journal of Physical Chemistry C. 115, 683-691 (2010).
- Naviroj, S., Koenig, J. L., Ishida, H. Diffuse Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopic Study of Chemical Bonding and Hydrothermal Stability of an Aminosilane on Metal Oxide Surfaces. The Journal of Adhesion. 18, 93-110 (1985).
- Li, C. -C., Chang, M. -H. Colloidal stability of CuO nanoparticles in alkanes via oleate modifications. Materials Letters. 58, 3903-3907 (2004).
- Lee, S., Paik, U., Yoon, S. -M., Choi, J. -Y. Dispersant-Ethyl Cellulose Binder Interactions at the Ni Particle-Dihydroterpineol Interface. Journal of the American Ceramic Society. 89, 3050-3055 (2006).
- Lee, S. J., Kim, K. Diffuse reflectance infrared spectra of stearic acid self-assembled on fine silver particles. Vibrational Spectroscopy. 18, 187-201 (1998).
- Lee, D. H., Condrate, R. A. FTIR spectral characterization of thin film coatings of oleic acid on glasses: I. Coatings on glasses from ethyl alcohol. Journal of Materials Science. 34, 139-146 (1999).
- Lee, D. H., Condrate, R. A., Lacourse, W. C. FTIR spectral characterization of thin film coatings of oleic acid on glasses Part II Coatings on glass from different media such as water, alcohol, benzene and air. Journal of Materials Science. 35, 4961-4970 (2000).
- Jay Deiner,, Piotrowski, L., A, K., Reitz, T. L. Mechanisms of Fatty Acid and Triglyceride Dispersant Bonding in Non-Aqueous Dispersions of NiO. Journal of the American Ceramic Society. 96, 750-758 (2013).
- Young, D., et al. Ink-jet printing of electrolyte and anode functional layer for solid oxide fuel cells. Journal of Power Sources. 184, 191-196 (2008).
- Nakamoto, K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Complexes. , 5th edn, John Wiley & Sons, Inc. (1997).
- Fuller, M. P., Griffiths, P. R. Diffuse reflectance measurements by infrared Fourier transform spectrometry. Analytical Chemistry. 50, 1906-1910 (1978).
