Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

توليف وتوصيف مخدر الحديد ألومينوسيليكات الأنابيب النانوية مع خصائص موصل الكترون المحسن

Published: November 15, 2016 doi: 10.3791/54758
Automatic Translation
1, 2, 1, 1,3, 4, 1,3,5
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

Summary

هنا، نقدم بروتوكول لتجميع وتوصيف الأنابيب النانوية ألومينوسيليكات مخدر الحديد. ويتم الحصول على المواد إما عن طريق التوليف سول-جل على إضافة FeCl 3 • 6H 2 O إلى خليط يحتوي على السلائف سي و آل أو بعد التوليف التبادل الأيوني من الأنابيب النانوية ألومينوسيليكات مسبقة التشكيل.

Abstract

والهدف من هذا البروتوكول هو لتجميع الأنابيب النانوية ألومينوسيليكات مخدر الحديد من نوع imogolite مع الصيغة (OH) 3 آل 2-س الحديد س س 3 SiOH. المنشطات مع الحديد يهدف إلى خفض الفجوة الفرقة من imogolite، عازل مع الصيغة الكيميائية (OH) 3 آل 2 يا 3 SiOH، وفي تعديل خصائص امتصاص تجاه الأصباغ، صبغ، فئة هامة من الملوثات العضوية كل من مياه الصرف الصحي والمياه الجوفية .

ويتم الحصول على الأنابيب النانوية مخدر الحديد بطريقتين: عن طريق التخليق المباشر، حيث يتم إضافة FeCl 3 إلى خليط مائي من المبشرات سي و آل، وتحميل ما بعد التركيب، حيث يتم وضع الأنابيب النانوية مسبقة التشكيل في اتصال مع FeCl 3 • 6H 2 O محلول مائي. في كلتا الطريقتين التوليف، واستبدال تماثلية من آل 3+ التي كتبها الحديد 3+ يحدث، والحفاظ على هيكل الأنابيب النانوية. استبدال تشاكلي يقتصر في الواقع على جزء الشاملمن ~ 1.0٪ حديد، منذ في محتوى الحديد العالي (أي جزء من كتلة 1.4٪ حديد)، والحديد 2 O شكل 3 مجموعات، وخصوصا عندما يتم إقرار إجراء التحميل. يتم دراسة خصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد عن طريق حيود مسحوق الأشعة السينية (XRD)، N 2 الأيسوثرم الامتصاص في -196 درجة مئوية، وارتفاع القرار نقل الإلكترون المجهري (HRTEM)، الانعكاس منتشر (DR) أشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، و قياسات ζ المحتملين. والنتيجة الأكثر أهمية هي إمكانية استبدال آل 3+ أيونات (الموجود على السطح الخارجي للأنابيب النانوية) من خلال مرحلة ما بعد التوليف تحميل على imogolite متشكلة دون تكدير التوازنات المائي الحساس تحدث خلال تشكيل الأنابيب النانوية. أثناء إجراء التحميل، ويحدث تبادل أنيوني، حيث يتم استبدال آل 3+ الأيونات على السطح الخارجي للأنابيب النانوية التي كتبها أيونات الحديد 3+. في الأنابيب النانوية ألومينوسيليكات مخدر الحديد، واستبدال تماثلية من آل 3+ التي كتبها الحديد 3+ طق وجدت أن تؤثر على فجوة من imogolite مخدر. ومع ذلك، المواقع الحديد 3+ على السطح الخارجي للأنابيب النانوية قادرة على تنسيق الأنصاف العضوية، مثل الأصباغ صبغ حمض أورانج 7، من خلال آلية يجند الإزاحة التي تحدث في محلول مائي.

Introduction

ويرتبط هذا المصطلح أنابيب (NT) عالميا مع أنابيب الكربون النانوية 1، واحدة من الأشياء الكيميائية الأكثر مدروسة اليوم. أقل شهرة هو حقيقة أن اليلة ألومينوسيليكات كما يمكن تصنيعه 2،3، بالإضافة إلى كونها موجودة في الطبيعة (أساسا في التربة البركانية). Imogolite (IMO) هو ألومينوسيليكات رطب مع الصيغة (OH) 3 آل 2 يا 3 SiOH 4،5، تحدث باسم احد الجدران NT مع شركة (OH) آل و آل-O-آل المجموعات على السطح الخارجي وغير silanols التفاعل (SiOH) في داخلي واحد (6). وفيما يتعلق الهندسة، وطول يتراوح بين بضعة نانومتر إلى عدة مئات من 3،5،7 نانومتر. القطر الداخلي هو ثابت عند 1.0 نانومتر 5، في حين أن قطرها الخارجي هو ~ 2.0 نانومتر في المنظمة البحرية الدولية الطبيعية، وزيادة إلى 2،5-2،7 نانومتر في عينات synthetized عند 100 درجة مئوية. التوليف عند 25 درجة مئوية ينتج اليلة بأقطار الخارجي وثيقة إلى أن من الطبيعي المنظمة البحرية الدولية بدلا من 8. في الآونة الأخيرة، وقد تبين أن اليلة مع ديكما يمكن الحصول على أقطار الخارجية fferent عن طريق تغيير الحمض استخدمت خلال التوليف 9. في مسحوق جاف، NTS المنظمة البحرية الدولية تجميع في حزم مع التعبئة سداسية تقريبا (الشكل 1). مثل مجموعة من NTS يثير ثلاثة أنواع من المسام 10،11 والسطوح ذات الصلة 12. إلى جانب المسام المناسبة داخل أنبوب ألف (1.0 نانومتر في القطر)، المسام ب أصغر حجما (0.3-0.4 نانومتر واسعة) تحدث بين ثلاثة اليلة الانحياز ضمن حزمة، وأخيرا، تحدث المسام C أكبر كما شق-mesopores بين حزم (الشكل 1 ). كل من التركيب الكيميائي والمسام البعد يؤثر على خصائص امتصاص المواد. أسطح والمسام ماء للغاية، كما أنها تصطف مع SiOH، وقادرة على التفاعل مع الأبخرة والغازات مثل H 2 O، NH 3، وأول أكسيد الكربون 12. لأنها صغيرة، المسام ب بصعوبة الوصول إليها، حتى لجزيئات صغيرة مثل المياه 10،11، في حين C المسام قد تتفاعل مع الجزيئات الكبيرة مثل الفينول 12. وقد أظهرت العمارة وآخرون مؤخرا أن hexagonalization من NTS نظمت في حزم معبأة بشكل وثيق-يحدث مع (التناظرية imogolite) اليلة aluminogermate 13. هذه الظاهرة، وإن لم يلاحظ حتى الآن مع NTS ألومينوسيليكات، يمكن أن تؤثر على إمكانية الوصول إلى المسام B أيضا.

تزايد الاهتمام في الكيمياء ذات الصلة للمنظمة البحرية الدولية في الآونة الأخيرة، ويرجع ذلك جزئيا إلى إمكانية تغيير تركيبة كل من الداخلية والسطح الخارجي للNTS. وجود عدد كبير من الهيدروكسيل يجعل المنظمة البحرية الدولية حساسة للغاية للتدهور الحرارية، منذ dehydroxylation يحدث فوق 300 درجة مئوية 6،14-16 مع انهيار NT يترتب على ذلك.

السطح الداخلي يمكن تعديلها من قبل العديد من الطرق، بما في ذلك استبدال ذرات سي مع ذرات قه 17، والذي يسبب تشكيل إما أحادية أو مزدوجة الجدران 18 اليلة مع الصيغة (OH) 3 آل 2 3 سي 1-س قه س OH 19. بعد تركيب تطعيم من الوظائف العضوية يؤدي إلى تشكيل اليلة مع الصيغة (OH) 3 آل 2 يا 3 شافي-R، حيث R هي العضوية جذري 20. من خلال التوليف وعاء واحد في وجود السلائف سي تحتوي على واحد العضوية راديكالية مرتبطة مباشرة إلى ذرة سي، شكل تشكيل اليلة الهجينة، مع الصيغة (OH) 3 آل 2 يا 3 سي-R (R = -CH 3 - (CH 2) 3 -NH 2) 21،22.

تعديل السطح الخارجي للفائدة قصوى لتصنيع المواد المركبة imogolite / البوليمر 23 و ينطوي إما التفاعلات كهرباء أو الرابطة التساهمية. ويستند هذا الأسلوب السابق على مطابقة الشحنة بين الأسطح الخارجية للاليلة والسليم لمكافحة أيون (على سبيل المثال، octadecylphosphonate) 24،25. والأسلوب الأخير ينطوي على التفاعل بين ما قبل تشكيلهاNTS المنظمة البحرية الدولية وorganosilane (على سبيل المثال، 3-aminopropylsilane) 26.

في الماء، والتفاعلات كهرباء بين المنظمة البحرية الدولية وأيونات ممكنة بسبب التوازنات التالية 27

سورة (OH) سورة + H + = ص (OH 2) + آل (1)

SiOH = شافي - + H + (2)

مما يؤدي إلى أسطح مشحونة التي تم اختبارها في الاحتفاظ أنيون / الموجبة من المياه الملوثة 28-32.

شواغل العمل الحالية بعد تعديل آخر على السطح الخارجي (أي استبدال تماثلية من (ثماني السطوح) آل 3+ مع الحديد 3+، التي يشار إليها فيما آل 3+ / الحديد 3+ IS). هذه الظاهرة شائعة في الواقع في المعادن، في حين لا يعرف الكثير عن آل 3+ / الحديد 3+ في اليلة المنظمة البحرية الدولية.

وفيما يتعلق المنشطات، العدد الأول هو المبلغ الإجمالي للر الحديدقبعة يمكن استضافته اليلة دون أن تسبب سلالات الهيكلية الحادة. وأظهر العمل التجريبي الرائد في المنظمة البحرية الدولية مخدر الحديد أن اليلة لا تشكل في الحديد كسر كتلي أعلى من 1.4٪ 33. وأظهرت الحسابات النظرية المتعاقبة التي الحديد يمكن أن تحل محل إما isomorphically عن القاعدة أو إنشاء "المواقع المعيبة" (34). مثل هذه العيوب (أي كتل الحديد أوكسو هيدروكسيد) كان من المفترض أن تقليص الفجوة عصابة من المنظمة البحرية الدولية (عازل كهربائي) 34،35 من 4.7 فولت إلى 2،0-1،4 فولت 34. وفقا لذلك، لقد أظهرنا مؤخرا أن وجود الحديد 3+ يضفي الصلبة ذات خصائص كيميائية جديدة والحالة الصلبة، وتخفيض الفجوة عصابة من المنظمة البحرية الدولية (E ز = 4.9 فولت) إلى 2،4-2،8 فولت 36.

وأظهر تقرير صدر مؤخرا عن شركة NTS من الألمنيوم germanate مخدر الحديد، isostructural مع المنظمة البحرية الدولية أن الفعلية آل 3+ / الحديد 3+ هي محدودة إلى جزء من كتلة 1.0٪ حديد، منذ تشكيل الحديد أوكسو هيدروكسيدالجسيمات يحدث حتما في محتوى الحديد العالي بسبب الميل الطبيعي من الحديد لتشكيل المجاميع 37. وتم الحصول على نتائج مماثلة مع NTS المنظمة البحرية الدولية مخدر الحديد 33،36،38-40.

من جهة النظر العلمية، وتحديد حالة الحديد والممكنة خصائص التفاعل والامتزاز في المنظمة البحرية الدولية مخدر الحديد هو قضية مهمة تتطلب العديد من التقنيات التوصيف.

في هذا العمل، ونحن التقرير توليف وتوصيف للمنظمة البحرية الدولية مخدر الحديد. تم توليفها عينتين مع جزء من كتلة 1.4٪ حديد إما عن طريق التوليف المباشر (الحديد-X-IMO) أو بعد التوليف تحميل (الحديد-L-IMO). تم الحصول على عينة الثالثة مع محتوى الحديد السفلي (المقابلة لجزء من كتلة 0.70٪) من خلال التوليف المباشر من أجل تجنب تشكيل كتلة والحصول على المواد التي يتم وقعت معظمها آل 3+ / الحديد 3+. في هذه الحالة، وتشكيل اليلة مع الصيغة الكيميائية (OH) 3 1.975 الحديد 0.025 يا 3 SiOH. الخصائص المورفولوجية والتكوينية من الحديد مخدر ثلاثة المنظمة البحرية الدولية ومقارنة لتلك المناسبة المنظمة البحرية الدولية. وبالإضافة إلى ذلك، خصائص سطح تتصل الحديد (OH) تتم الدراسة على عينة القاعدة في المياه عن طريق قياس القدرة ζ والتفاعل مع (ضخمة) أنيون من الأصباغ صبغ حمض أورانج 7 (NaAO7)، وهو جزيء نموذج الأزو، صبغ ، وهي فئة هامة من الملوثات من كل من مياه الصرف الصحي والمياه الجوفية 41 AO7 - يتم الإبلاغ عن هيكل والجزيئية الأبعاد في الشكل 2A، إلى جانب طيف الأشعة فوق البنفسجية فيس (الشكل 2B) من المحلول المائي 0.67 ملم (درجة الحموضة الطبيعية = 6.8) . نظرا لأبعادها الجزيئية 42، و AO7 - يجب الأنواع تتفاعل بشكل رئيسي مع السطح الخارجي للNTS، والحد من التفاعلات الطفيلية ربما الناجمة عن انتشار داخل المسام الداخلية للمنظمة البحرية الدولية، لذلك يمكن استخدامه كناقل التحقيق من السطح الخارجي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. توليف من 3 غرام من NTS المنظمة البحرية الدولية

  1. في غرفة جافة، إعداد ملي HClO 4 حل 80 عن طريق إضافة ببطء 1.3 مل من حمض البيركلوريك مع جزء من كتلة 70٪ إلى 187.7 مل من الماء المقطر المزدوج في درجة حرارة الغرفة (RT). استخدام كوب 2،000 مل من شأنها أن تكون مفيدة لالتخفيفات المتعاقبة (الخطوة 1.6).
  2. في كوب صغير في غرفة جافة، مزيج 8 مل من الألومنيوم ثلاثي -butoxide ثانية (97٪) (اتصب، ومصدر من الألومنيوم) 43،44 و 3.8 مل من orthosilicate إيثيل الرصاص (98٪) (TEOS، مصدر سي) في نسبة المولي آل: سي = 2: 1.1. استخدام ماصات تخرج لقياس كميات من الكواشف.
  3. ترك الخليط مع التحريك الخفيف لدقيقة واحدة حتى يتم الحصول على خليط واضح وموحد (بدون أي جسيمات صلبة مع وقف التنفيذ).
  4. فورا بعد، مع ماصة باستور، قطرة قطرة إضافة الخليط كله إلى محلول مائي من HClO 4 التحريك (نسب الرحى النهائية سي: آل: HClO 4 = 1.1: 2:1). بإضافة الخليط إلى محلول مائي HClO 4، تشكل كتل بيضاء ويزيد درجة الحموضة إلى 5.
  5. يحرك الخليط النهائي على RT لمدة 18 ساعة، حتى يتم الحصول على حل شفاف.
  6. مع التحريك، إضافة 1.3 لتر من الماء المقطر المزدوج (قياس مع الاسطوانة) لتمييع الحل إلى 20 ملم فيما يتعلق آل. تحريك حصلت حل 20 مللى مول لمدة 20 دقيقة.
  7. صب الخليط في الأوتوكلاف تترافلوروإيثيلين (مع جدران سميكة) وتركه داخل موقد لمدة 4 د على 100 درجة مئوية دون اثارة.
  8. بعد 4 د، تصفية حل واضح وشفاف (استخدام 0.02 ميكرون فلتر) لجمع اليلة ويغسل بالماء المقطر المزدوج، والحصول على كثيفة، خليط شفاف.
  9. يجف الخليط في الفرن في 50-60 درجة مئوية لمدة 1 د. مسحوق IMO النهائي لها لون الأبيض.

2. تجميع 3 ز اليلة الحديد العاشر للمنظمة البحرية الدولية (مع جزء من كتلة إما 0.70٪ أو 1.4٪ حديد)

  1. فيغرفة جافة، يعد حل 80 ملم من HClO 4 بإضافة ببطء 1.3 مل من حمض البيركلوريك مع جزء من كتلة 70٪ إلى 187.7 مل من الماء المقطر المزدوج (الرقم الهيدروجيني = 1.0). استخدام كوب 2،000 مل من شأنها أن تكون مفيدة لالتخفيفات المتعاقبة (الخطوة 2.6).
  2. حل 0.1 غرام من FeCl 3 • 6H 2 O في محلول حمض HClO 4 للحصول على اليلة الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية.
  3. قطرة قطرة إضافة 8 مل من اتصب و 3.8 مل من TEOS إلى حل تحتوي على الحديد. استخدام ماصات تخرج لقياس كميات كاشف. تأكد من أن الرقم الهيدروجيني تساوي 4. ترك المزيج مع التحريك على RT لمدة 18 ساعة.
  4. بعد 18 ساعة، وتمييع الحل مما أدى إلى 20 ملم في منطقة بإضافة 1.3 لتر من الماء المقطر المزدوج (قياس مع الاسطوانة) والحفاظ عليه مع التحريك لمدة 1 ساعة. بعد ذلك، سكبه داخل الأوتوكلاف تترافلوروإيثيلين مختوم (مع جدران سميكة) وتركه داخل موقد لمدة 4 د على 100 درجة مئوية.
  5. تصفية حل، وغسل reddis الناتجة ح-البني مسحوق مع الماء المقطر المزدوج، وتجف بين عشية وضحاها في 50 درجة مئوية في الفرن.
  6. من أجل إعداد اليلة الحديد 1.4 IMO، كرر جميع الخطوات مع 0.2 غرام من FeCl 3 • 6H 2 O.

3. تجميع الحديد-L-IMO اليلة

  1. تفريق 0.25 ز المنظمة البحرية الدولية في 15 مل من الماء المقطر المزدوج.
  2. إضافة 0.025 ز FeCl 3 • 6H 2 O إلى الخليط (وزن يحسب النظر فائض طفيف من الحديد (هيدرات كلوريد الثالث)). ترك مع التحريك لمدة 18 ساعة. بعد 18 ساعة من التحريك، لون الخليط يتحول من اللون الأصفر إلى البني المحمر، مما يدل على التشكيل الأولي من الحديد أوكسو / الأنواع هيدروكسيد.
  3. إضافة 3.0 مل من الماء و 1.5 مل من NH 4 OH حل (جزء من كتلة 33٪) لترسيب جميع الأنواع الحديد 3+ كما أوكسو / هيدروكسيد.
  4. تصفية الخليط، وغسل مسحوق الناتج مع الماء المقطر المزدوج، وتجف في فرن عند 120 درجة مئوية لمدة 48 ساعة.
TLE "> 4. توصيف عينة

  1. قبل قياس زاوية منخفضة حيود الأشعة السينية (XRD) أنماط من العينة، مطحنة 100 ملغ من مسحوق في هاون العقيق، ايداعها على صاحب العينة، واضغط عليه مع الرعاية من أجل الحصول على الزي وسطح أملس. وترد تفاصيل المعلمات مفيدة من أنماط XRD ذكرت هنا في المرجع. 36.
  2. للحصول على دقة عالية نقل الإلكترون المجهري (HRTEM) الميكروسكوب، مطحنة 10 ملغ من مسحوق في هاون العقيق. من أجل الحصول على عينة فرقت جيدا للتفتيش HRTEM، ووضع مسحوق المضروب في اتصال مع شبكة النحاس مغطاة فيلم الكربون لاسي.
    1. إزالة الزائدة عن طريق هز بلطف الشبكة من أجل ترك فقط بضع حبات التفاعل كهربية مع صاحب العينة. تجنب تشتيت مسحوق في المذيبات، والتي يمكن تعديل ترتيب NT. وترد تفاصيل المعلمات مفيدة من القياسات HRTEM ذكرت هنا في المرجع. 36 و 39.
  3. لتحديد SSA BET (Brunauإيه-ايميت-الصراف محددة المساحة بالمتر المربع) والقيم حجم المسامية الواردة في الجدول 1، قياس N الأيسوثرم 2 الامتزاز / المج في -196 درجة مئوية. قبل القياس، outgas العينات عند 250 درجة مئوية وذلك لإزالة المياه والملوثات في الغلاف الجوي أخرى 10 في حين لا يزال الحفاظ اليلة 6،14-16. يتم الإبلاغ عن تفاصيل دور فعال في المرجع. 39.
  4. Outgas المسحوق في خلية الكوارتز أشعة فوق البنفسجية فيس متصلة إطار فراغ القياسية (ضغط المتبقي أقل من 10 -3 مليبار) وتأخذ لها الانعكاس منتشر (DR) أشعة فوق البنفسجية فيس الطيف. ذكرت والمعلمات مفيدة من DR-أشعة فوق البنفسجية فيس أطياف هنا هي مفصلة في المرجع. 36.
    ملاحظة: يتم تذكر تفاصيل التجريبية وفعال بشأن القياسات التنقل الكهربي في المرجع. 39.
  5. التجارب الامتزاز NaAO7
    1. إعداد 200 مل من 0.67 حل ملي NaAO7 بإضافة الماء المقطر المزدوج إلى 0.047 ز NaAO7 في قارورة حجمية. يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني حل 6.80. صب 50 مل من محلول داخل زجاجة مظلمة وإضافة 50 ملغ من المنظمة البحرية الدولية (مسحوق تركيز 1 جم / لتر). إبقاء الحل مع التحريك أثناء التجربة. كرر هذه الخطوة مع مساحيق الأخرى (مسحوق تركيز 1 جم / لتر).
    2. على فترات زمنية منتظمة (ر: 0 ثانية، 5 دقائق، 10 دقيقة، 45 دقيقة، 2 ساعة، 5 ساعة، 24 ساعة، و 72 ساعة)، واسترداد 5 مل من طاف بواسطة الطرد المركزي في 835 x ج لمدة 3 دقائق.
    3. تحليل طاف بواسطة انتقال أشعة فوق البنفسجية فيس الطيفي في مسار كوفيت 1 مم. في الماء، AO7 - يخضع الآزو هيدرازون صنوانية، في حين شكل هيدرازون مستقر في المرحلة الصلبة، كما يتضح من طيف الأشعة فوق البنفسجية فيس في الشكل 2B. تحديد مقدار AO7 - إزالة من الحل عن طريق قياس انخفاض كثافة الفرقة 484 نيوتن متر من شكل هيدرازون، وفقا لأدبيات 38،39،41.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وفيما يتعلق التوليف من المنظمة البحرية الدولية والحديد مخدر اليلة المنظمة البحرية الدولية، أهم القضايا ذات الصلة هي ط) تشكيل NTS، وخصوصا خلال الحديد المنشطات عن طريق التخليق المباشر؛ ب) البيئة الفعلية من أنواع الحديد في المواد النهائية؛ والثالث) تأثير الحديد على الخواص الفيزيائية للمادة، وخاصة في فجوة وخصائص امتصاص لها. ومن المتوقع في الواقع وجود الحديد في السطح الخارجي للاليلة لتعديل التفاعلات بين اليلة والأنواع كثف، وخاصة في مجال حلول المياه. الجوانب المذكورة أعلاه يجب أن يتم تقييمها بواسطة تقنيات توصيف متعددة. يستخدم DR-أشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي لتقييم التنسيق من أنواع الحديد في عينات مخدر، فضلا عن وجود 3+ المواقع الحديد معزولة و / أو الحديد مجموعات أوكسو هيدروكسيد. ζ المحتملين القياسات تسمح دراسات من تهمة السطحية من العينات في بيئة مائية وامتصاص AO7 - لتقييم يكونبسلوك من المواد نحو أزو صبغة المستخدمة للتحقيق في السطح الخارجي NT.

تم توثيق التوليف الناجح للاليلة من أنماط حيود الأشعة السينية والتحليلات HRTEM. أظهرت جميع العينات من حيود الأشعة السينية النموذجية نمط يعزى إلى اليلة المنتظمة في مجموعة سداسية (الشكل 3A) 43. ذروة الرئيسي يتوافق مع انعكاس د 100، والتي من المعلمة خلية، وهو ما يعادل المسافة مركز إلى مركز بين اثنين اليلة الانحياز في التعبئة والتغليف سداسية الشكل (1)، ويحسب باعتباره = 2D 100 / √3. ذروة د 100 هي في نفس الموقف (2Θ = 3.88 درجة) مع كل من المنظمة البحرية الدولية والحديد-L-المنظمة البحرية الدولية، في حين أنه ينقل إلى زوايا أعلى قليلا مع عينات عن طريق التخليق المباشر على استعداد، مما يؤدي إلى نقص في القيم المناظرة كل من د 100 و. وعزا هذه الظاهرة إلى استبدال (أضخم) CLO 4 - 16، بنسبة (أصغر) الكلور - الأيونات الناجمة عن السلائف الحديد، مع ما يستتبع ذلك انخفاضا من فرجة بين شيئين بين اليلة المجاورة 39. ويؤكد تشكيل اليلة من خلال تحليل HRTEM. والميكروسكوب المبلغ عنها بخصوص العينة الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية تظهر مجموعة من NTS (الشكل 3B) في مجموعة سداسية (الشكل 3C). ن 2 الأيسوثرم (لم يبلغ عنها) يسمح لقياس SSA BET وأحجام المسام (الجدول 1). ككل، وجود الحديد يؤدي إلى زيادة في مساحة السطح. العينة التي تم الحصول عليها عن طريق تحميل لديها الحجم الكلي أكبر؛ الفرق من حيث الحجم من micropore، تتعلق أساسا إلى A المسام، ويشير إلى أن الإجراء تحميل أثرت بشكل رئيسي على السطح الخارجي للNTS.

تدرس الدولة من الحديد عن طريق DR-أشعة فوق البنفسجية فيس الأطياف في الشكل 4A. وتعتبر المنحنيات مماثلة لرانه الحديد التي تحتوي على عينات، في حين أن المنظمة البحرية الدولية (مسحوق أبيض) يمتص ضعيفة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية فيس. كلا الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية والحديد 1.4 IMO استيعاب أساسا في 270 نانومتر. امتصاص طفيفة في 480 نانومتر واضحة للعيان مع الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية، ولكنها تكاد لا تذكر مع الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية. وتشير هذه النتائج إلى حدوث آل 3+ / الحديد 3+ IS مع كل من العينات، منذ الفرقة في 270 نانومتر ومن المقرر أن تهمة نقل التحولات (CT) من يا 2- لثماني السطوح معزولة الحديد 3+ المواقع، وتشكيل الحديد مجموعات أوكسو هيدروكسيد في محتويات الحديد عالية، مع تحدث الفرقة 480 نانومتر بسبب التحولات دد الحديد 2 يا 3 مجموعات 36،39. الطيف من الحديد-L-المنظمة البحرية الدولية، مماثلة لتلك التي من الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية، وتحول قليلا نحو موجات أعلى وأكثر كثافة في نطاق دد الانتقالية. وتشير هذه النتائج إلى أن تشكيل كتلة أوكسو هيدروكسيد الحديد يفضلها الصرف بعد التوليف، على الرغم من أن آل 3+ / الحديد 3+ هو أيضا يحدث.

مؤامرة Tauc في الشكل 4B يدل على أن المنظمة البحرية الدولية لديها E ز فجوة = 4.9 فولت، وذلك بالاتفاق مع القيمة المحسوبة (4.6 فولت) 34. المنشطات مع الحديد يجلب انخفاضا كبيرا من الفجوة الفرقة. مع عينة الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية، حيث هي في معظمها تحدث الأنواع الحديد 3+، E ز 2.8 فولت، مشيرا إلى أن الحديد المنشطات له تأثير خفض الفجوة الفرقة منذ العينة يقترب سلوك أشباه الموصلات. مع الحديد-L-المنظمة البحرية الدولية، ويتم قياس فجوة الفرقة حتى أقل (E ز = 2.4 فولت)، على الرغم من وجود مجموعات أوكسو هيدروكسيد الحديد يعيق تصميما أكثر دقة من E ز في هذه العينة.

ويجري التحقيق السلوك العينات "في المياه عن طريق القياسات وامتصاص AO7-ζ المحتملين - من محلول مائي عند درجة الحموضة = 6.8. ومنذ أن أعلنت الأشعة تحت الحمراء أطياف أماكن أخرى 39 لم نبعد التمديد تكشف عن خلافات ذات الصلة بين المنظمة البحرية الدولية والحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية (نظرا لمحتوى الحديد منخفضة)، واعتبرت فقط العينات مع كسر كتلي من 1.4٪ حديد. منحنى ζ المحتملين للمنظمة البحرية الدولية (الشكل 5A) أن مشحونة إيجابيا في القيم انخفاض الرقم الهيدروجيني، مع نقطة الصفر تهمة (PZC) في الرقم الهيدروجيني = 9.8 (أي وثيقة جدا من الألومينا) 44،45. تظهر عينات مخدر الحديد سلوك مشابه جدا: الفرق الصافي في كل من تهمة السطحية وPZC بين العينات غير ذي صلة. ككل، وتحمل العينات بشكل إيجابي على انخفاض الرقم الهيدروجيني، واتهم سلبا في درجة الحموضة العالية. لذلك، يجب أن يكون كل منهم قادرا على كثف الأنيونات والكاتيونات فوق وتحت PZC بهم، على التوالي.

AO7 - وقد سجلت نتائج الامتزاز في الشكل 5B كنسبة مئوية من صبغ كثف بوصفها وظيفة من الزمن. يتم إعطاء أفضل أداء من الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية، تليها المنظمة البحرية الدولية، مشيرا إلى أن العملية الرئيسية طق عامل جذب الكهربائي بين AO7 - الأنيونات والأسطح الخارجية موجبة للعينات (كانت درجة الحموضة حل 6.8).

ومع ذلك، لوحظ بعض الاختلافات الهامة: الحديد 1.4 IMO يعطي أفضل أداء من حيث AO7 - إزالة، مع زيادة حادة في امتصاص الصبغة في أول دقيقة (يرافقه انخفاض الرقم الهيدروجيني، كما ورد في المرجع. 39). ويحدث الشيء نفسه، إلى حد بسيط، مع الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية، لأن رد الفعل (3) يحدث:

الحديد (OH) 2 + آل + AO7 - = FeAO7 - + آل-OH + H + (3)

وهو ما يعني تشكيل FeAO7 - adducts من خلال ظاهرة يجند النزوح، مع ذرات N من التنسيق صبغ IS المواقع الحديد 3+.

الشكل 1. تمثيل حزمتين من NTS المنظمة البحرية الدولية في التعبئة سداسية. عندما تحدث في شكل مسحوق، معبأة المنظمة البحرية الدولية NTS في حزم وجود التماثل سداسية تقريبا. المعلمة خلية يتضح في الشكل يتوافق مع المسافة مركز إلى مركز بين اثنين اليلة الانحياز ضمن حزمة سداسية. المسام A، B، C وتتوافق مع nanopores المنظمة البحرية الدولية المناسبة (~ 1.0 نانومتر واسعة)، nanopores بين ثلاثة اليلة الانحياز (~ 0،30-0،40 نانومتر واسعة)، وشق mesopores بين حزم، على التوالي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. الأصباغ صبغ حمض أورانج 7 في الماء: صنوانية الآزو هيدرازون وطيف الأشعة فوق البنفسجية فيس. (أ) تقارير الصيغة الكيميائية وأبعاد الجزيئية 42 من صبغ جنبا إلى جنب مع أشكاله آزو وهيدرازون، سواء الموجودة في المحلول المائي بسبب صنوانية. الجزء (ب) تقارير طيف الأشعة فوق البنفسجية فيس الحل ملي 0.67 الأولي للصبغة المستخدمة في التجارب الامتزاز 39. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. توصيف التكوينية للعينات مسحوق توليفها. الجزء (أ) تقارير أنماط حيود الأشعة السينية المنخفضة زاوية من المنظمة البحرية الدولية (منحنى 1)، الحديد-L-المنظمة البحرية الدولية (منحنى 2)، الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية (منحنى 3)، والحديد -1.4 للمنظمة البحرية الدولية (منحنى 4). قطع غيار (ب) و (ج) تشير إلى عينة الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية. صورة مجهرية HRTEM مختارة منوذكرت عينة مسحوق (ب)، جنبا إلى جنب مع التكبير من رأي الأمامية من حزمة مع NTS تشكيل مجموعة سداسية (ج). الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4. DR-أشعة فوق البنفسجية فيس توصيف الطيفية من العينات مسحوق توليفها. الجزء (أ) تقارير DR-أشعة فوق البنفسجية فيس أطياف المنظمة البحرية الدولية (منحنى 1)، الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية (منحنى 2)، الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية (منحنى 3)، والحديد-L-المنظمة البحرية الدولية (منحنى 4). الجزء (ب) تقارير المؤامرات Tauc في المقابلة، والتي من القيم فجوة (E ز، فولت) ذكرت في الجدول 1 تم تحديدها. حجاته انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5. قياسات رسوم سطح العينات "وحمض البرتقال التجارب 7 امتصاص الجزء (أ) تقارير منحنيات ζ المحتملين للمنظمة البحرية الدولية (المربعات)، الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية (المثلثات)، والحديد-L-المنظمة البحرية الدولية (الدوائر )؛ أشرطة الخطأ تتوافق مع 10٪ من القيمة المقاسة، وفقا لأعمال سابقة 38،39. الجزء (ب) تقارير النسبة المئوية للAO7 - إزالة مقابل الوقت للمنظمة البحرية الدولية (المربعات)، الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية (نجوم)، والحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية (المثلثات)، والحديد-L-المنظمة البحرية الدولية (الدوائر). الرجاء اضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الحديد،٪ بالوزن BET SSA (م 2 ز -1) إجمالى حجم التداول (سم 3 ز -1) من micropore حجم (سم 3 ز -1) د 100 (نانومتر ± 0.01) و(س.خ) فجوة (فولت) PZC AO7 - إزالة
المنظمة البحرية الدولية - 383 0.21 0.13 2.27 2.62 4.9 9.8 95٪
الحديد-L-IMO 1.4 400 0.27 0.13 2.27 2.62 2.4 10.0 30٪
الحديد 0.70 للمنظمة البحرية الدولية 0.70 450 0.22 0.15 2.19 2.53 2.8 - 37٪
الحديد 1.4 المنظمة البحرية الدولية 1.4 455 0.22 0.14 2.17 2.51 2.8 10.4 96٪

الجدول 1. الخصائص ذات الصلة من العينات، على النحو الذي يحدده ن 2 الأيسوثرم في -196 درجة مئوية، وأنماط حيود الأشعة السينية، DR-أشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، القياسات ζ المحتملين، والتجارب الامتزاز مع AO7 - حلول المياه.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

من أجل أن تكون ناجحة، وبروتوكول ذكرت لابد من اتباعها بدقة، منذ تشكيل اليلة تعتمد بشكل صارم على الظروف التوليف. الخطوات التالية هي الحاسمة: في الخطوات 1.2 و 2.3، فائض طفيف من TEOS لديها لاستخدامها فيما يتعلق سي / نسبة رياضيات الكيمياء آل (أي TEOS: ATBS = 1.1: 2). فائض TEOS يمنع تشكيل تفضيلية من gibbsite (سورة (OH) 3) و / أو boehmite (AIOOH) مراحل 46،47.

نقطة أخرى مهمة هي التحلل السريع للATBS. لمنع هذا، هناك حاجة إلى بيئة خالية من الرطوبة (على سبيل المثال، في غرفة جافة المعتمدة في هذا العمل). في بيئة جافة، فمن الممكن لقياس أحجام كل من TEOS وATBS باستخدام ماصات تخرج، وتجنب ATBS التحلل من شأنه أن يؤدي إلى تخليق ناجحة.

نقطة أخرى مهمة هي التخفيف في الخطوة 1.6. بتركيزات كاشف أعلى، والتكثيف من حمض orthosilicicسيعرقل تشكيل NTS.

خلال البلمرة، ودرجة الحرارة لابد من مراقبتها بعناية. درجة حرارة البلمرة أثناء الخطوة 1.7 يجب أن لا تتجاوز 100 درجة مئوية. إلى علمنا، ومجموعة الأمثل لدرجة الحرارة لالبلمرة من أجل الحصول على عائد مرتفع من NTS النقي هو 95-100 درجة مئوية. في درجات حرارة منخفضة، ينخفض معدل تشكيل NT، في حين عند ارتفاع درجات الحرارة، والشوائب الأخرى (على سبيل المثال، وأكاسيد الألمنيوم) شكل 48،49. ان استخدام الحرارة يكون أفضل حل، ولكن قياس درجة حرارة قريبة من الأوتوكلاف داخل الموقد قد تكون كافية، كما هو الحال في هذا العمل.

القيد الرئيسي للبروتوكول التوليف هو أن اليلة لا تشكل في كسور كتلة أعلى من 1.4 في المائة من الحديد، كما ورد في الأدب من قبل المؤلفين باستخدام بروتوكول مختلفة قليلا 33. وهذا يمكن أن يكون راجعا إلى بعض سلالات الهيكلية الناجمة عن الحديد في هذا النوع من الهيكل. في سكوند القيد الرئيسي هو درجة من آل 3+ / الحديد 3+ IS التي يمكن التوصل إليها، المقابلة لجزء من كتلة الحد الأقصى من 1.0٪ حديد. ومن الجدير بالملاحظة، مع ذلك، أن نفس ولوحظ أيضا مع NTS aluminogermanate مخدر الحديد 37.

على العكس من ذلك، وقوع هو من خلال ما بعد التوليف التحميل هو نتيجة مثيرة للاهتمام ومشجعة، من الممكن أن يسهم حقيقة أن الجماعات سورة (OH) شركة على السطح الخارجي للاليلة قادرة على الخضوع لتبادل الأيونية في حل، وفقا لردود الفعل (4):

[سورة (OH) سورة] (الصورة) + الحديد (H 2 O) 6 (عبد القدير) 3+ = [الحديد (OH) سورة] (الصورة) + آل (H 2 O) 6 (عبد القدير) 3+ (4)

هذه النتيجة هي ذات الصلة ولا سيما ويظهر أن البروتوكول المقترح له نتائج هامة، نظرا لأنه يفتح إمكانية تغيير تكوين السطح الخارجي للمنظمة البحرية الدولية عن طريق تبادل الأيوني، وبالتالي تجنب إجراءات أكثر تعقيدا (<م> أي التوليف المباشر). كما ذكرت من قبل، وتجميع للمنظمة البحرية الدولية يتطلب عدة الاحتياطات من أجل أن تكون ناجحة، ومجرد إضافة وكاشف في آخر هذه القضية، FeCl 3 • 6H 2 O-والتشويش على البيئة التوليف. هو في الواقع أسهل لإضافة السلائف الحديد إلى محلول مائي من NTS متشكلة، كما فعلت بالنسبة للعينة الحديد-L-المنظمة البحرية الدولية. يمكن تمديد الإجراء نفسه لالكاتيونات الأخرى مع توجيه تهم صحيحة وأنصاف الأقطار، مثل الكروم 3+ وتي 3+. في حالة تي 3+، ومع ذلك، يمكن أن يكون هناك بعض القيود بسبب استقرار تي 3+ الأنواع والسلائف.

نتيجة أخرى مهمة الإجراء المنشطات الناجح هو خفض الفجوة الفرقة المنظمة البحرية الدولية. هذه النتيجة هي ذات الصلة ولا سيما إذا قلقون التطبيقات التي تنطوي على أشباه الموصلات، مثل تحفيز ضوئي. وعلاوة على ذلك، فإن وجود الأنواع سطح رد الفعل الحديد 3+ يمكن استغلالها فيرد فعل صور فنتون لإزالة الملوثات العضوية من المياه.

تشكيل مجموعات الحديد (OH) آل نتيجة لآل 3+ / الحديد 3+ أبرز يوفر الحديد 3+ المواقع التي هي في متناول الأنواع قادرة على تنسيق الحديد في المياه، كما لوحظ خلال AO7 - التجارب الامتزاز ذكرت هنا. ويمكن تمديد هذا المفهوم إلى الإبقاء على الملوثات العضوية الأخرى، مما يجعل من الممكن لاستغلال السطح الخارجي للNTS في عمليات الامتصاص تشمل ليس فقط التفاعل الكهربائي مجرد، ولكن النزوح يجند كذلك.

أسوأ أداء من الحديد-L-IMO نحو AO7 - الامتزاز هو يعزى إلى وقوع جزء كبير من المجموعات. بعد إضافة الأمونيا أثناء التحميل، يحدث تكوين التكتلات معظمها على الأسطح الخارجية للاليلة، كما أكد على حجم المسام، الواردة في الجدول 1. وهناك زيادة في إجمالي حجم المسام من الحملجي، في حين أن حجم من micropore، قابلة لكتابة المسام، لم يتغير. IS المواقع الحديد 3+ المرجح تصرف كمراكز تبلور لمجموعات أوكسو هيدروكسيد الحديد. نظرا لتشكيل الكتلة، هو ان المواقع الحديد 3+ لا أكثر في متناول AO7 - الأنواع، وأخيرا خفض قدرة امتصاص الحديد-L-IMO نحو الصبغة 39.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

الكتاب يعترف البروفيسور كلاوديو Gerbaldi وNerino Penazzi (البوليتكنيك في تورينو) للإقراض في غرفة جافة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Perchloric Acid (70%) puriss. p.a., ACS reagent, 70% (T) Sigma Aldrich (Fluka) 77230 Toxic. Use face shield and respirator filter.
Aluminum-tri-sec-butoxide 97% Sigma Aldrich 201073 Skin and eye irritation. Use eye and face shields and respirator filter.
Tetraethyl orthosilicate (reagent grade 98%) Sigma Aldrich 131903 Toxic. Skin and eye irritation. Use eye and face shields and respirator filter.
Iron(III) chloride hexahydrate ACS reagent, 97% Sigma Aldrich 236489 Toxic and corrosive. Use eye and face shields and gloves.
Orange II Sodium salt for microscopy (Hist.), indicator (pH 11.0-13.0) Sigma Aldrich (Fluka) 75370 Skin and eye irritation. Use gloves and dust mask.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

الكيمياء، العدد 117، الأنابيب النانوية، الحديد المنشطات، فجوة خفض، والتوليف سول-جل، المواد النانوية توصيف، imogolite، ألومينوسيليكات، آزو، صبغ، والامتزاز،-ζ المحتملين، الحديد
توليف وتوصيف مخدر الحديد ألومينوسيليكات الأنابيب النانوية مع خصائص موصل الكترون المحسن
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shafia, E., Esposito, S., Bahadori,… More

Shafia, E., Esposito, S., Bahadori, E., Armandi, M., Manzoli, M., Bonelli, B. Synthesis and Characterization of Fe-doped Aluminosilicate Nanotubes with Enhanced Electron Conductive Properties. J. Vis. Exp. (117), e54758, doi:10.3791/54758 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter