Waiting
Login processing...

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

Chemistry

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

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

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.

Abstract

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.

Introduction

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 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 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 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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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. 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).
    2. 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.
    3. 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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 צריכים להיות מוערכים על ידי טכניקות אפיון מרובות. DR-UV-Vis ספקטרוסקופיה משמש כדי להעריך את התיאום של מיני ברזל בדגימות מסוממות, כמו גם הנוכחות של אתרים בודדים Fe 3+ ו / או אשכולות ברזל הידרוקסיד-אוקסו. ζ-פוטנציאל מדידות לאפשר מחקרים של תשלום השטח של דגימות בסביבה מימית ספיחה של AO7 - להעריך את להיותהתופעה של החומר לקראת צבעי אזו נהגה לחקור את השטח החיצוני NT.

הסינתזה המוצלחת של נוירוטיפיקלים מתועדת על ידי דפוסי XRD ו HRTEM מנתח. כל הדגימות הראו את מיוחסת דפוס XRD האופיינית נוירוטיפיקלים מאורגן מערך משושה (איור 3 א) 43. השיא העיקרי תואם את השתקפות ד 100, שממנו פרמטר התא, אשר תואם את מרחק המרכז אל המרכז בין שני נוירוטיפיקלים מיושרים אריזת משושה (איור 1), מחושב = 2d 100 / √3. שיא ד 100 הוא באותה התנוחה (2Θ = 3.88 °) עם שני IMO ו Fe-L-IMO, ואילו יעבור מעט זוויות גבוהות עם דגימות שהוכנו על ידי סינתזה ישירה, מה שמוביל לירידה בערכים המקבילים הוא ד 100 ו. תופעה זו יוחסה ההחלפה (bulkier) CLO 4 - 16, על ידי (קטנים) Cl - יונים נובעים המבשר Fe, עם ירידה סוגרת של אינטרספייס בין נוירוטיפיקלים סמוכים 39. כינונה של נוירוטיפיקלים אושר על ידי ניתוח HRTEM; micrographs דיווח בדבר מדגם Fe-0.70-IMO להראות חבילה של נוירוטיפיקלים (איור 3 ב) בתוך (איור 3c) מערך משושה. איזותרמות N 2 (לא פורסם) מותר לשקילת SSA BET ונפחים הנקבוביות (טבלה 1). ככלל, הנוכחות של Fe מובילה לעליית שטח פנים. גודל המדגם המתקבל על ידי טעינה יש נפח כולל גדול; ההבדל ביחס נפח micropore, הקשורים בעיקר ל A נקבובית, עולה כי ההליך טוען בעיקר השפיע על המשטח החיצוני של נוירוטיפיקלים.

מדינת Fe נלמדת באמצעות DR-UV-Vis הספקטרום באיור 4 א. עקומות דומות נראות עבור tהוא פה המכילים דגימות, ואילו IMO (אבקה לבנה) סופג חלש בטווח UV-Vis. שניהם Fe-0.70-IMO ו Fe-1.4-IMO בעיקר לספוג ב 270 ננומטר; קליטת קטין ב 480 ננומטר נראתה בבירור עם Fe-1.4-IMO, אבל זה כמעט זניח עם Fe-0.70-IMO. תוצאות אלה מצביעות על תופעה של אל 3+ / Fe 3+ IS עם דגימות הן, מאז הלהקה ב 270 ננומטר נובע לחייב העברת מעברים (CT) מ- O 2 עד Fe 3+ אתרי octahedral מבודד, ושל היווצרות צבירים-הידרוקסיד אוקסו ברזל על תכנים גבוהים Fe, עם להקת 480 ננומטר המתרחשת עקב מעברי dd של Fe 2 O 3 אשכולות 36,39. הספקטרום של Fe-L-IMO, דומה לזה של Fe-1.4-IMO, מוסט מעט לעבר גלי אור גבוה והוא אינטנסיבי יותר בטווח המעבר dd. תוצאות אלה מצביעות על כך בתצורת אשכול ברזל הידרוקסיד-אוקסו הוא המועדף על ידי חילופי שלאחר סינתזה, למרות שאל 3+ / Fe 3+ גם מתרחשת.

עלילת Tauc באיור 4b מראה כי יש IMO ג'י E פער להקה = 4.9 eV, בעצה אחת עם הערך המחושב (4.6 eV) 34. סימום עם Fe מביא לירידה משמעותית של פער הלהקה. עם מדגם Fe-0.70-IMO, שבו בעיקר IS מיני 3+ Fe להתרחש, גרם E הוא 2.8 eV, המציין כי Fe-סימום יש ההשפעה של הפחתת פער הלהקה מאז המדגם מתקרב התנהגות המוליכה למחצה. עם Fe-L-IMO, פער להקה אפילו נמוך נמדד (E G = 2.4 eV), אף כי נוכחותם של אשכולות אוקסו-הידרוקסיד ברזל סלי קביעה מדויקת יותר של g E בדוגמא הזו.

התנהגותם של דגימות מים שנחקרת על אמצעי מדידה ζ-פוטנציאל ספיחה של AO7 - מ בתמיסה מימית ב- pH = 6.8. מאז IR ספקטרה דיווחה במקום אחר 39 עשו not לחשוף הבדלים רלוונטיים בין IMO ו Fe-0.70-IMO (בשל תכולת Fe הנמוכה), רק דגימות עם שברים המוניים של 1.4% Fe נחשבו. עקומת פוטנציאל-ζ של IMO (איור 5 א) מראה כי הוא מטען חשמלי חיובי בערכי pH נמוכים, עם נקודת אפס תשלום (PZC) ב- pH = 9.8 (כלומר, קרוב מאוד לזה של אלומינה) 44,45. דגימות Fe מסוממות להראות התנהגות דומה מאוד: ההבדל נטו בשני תשלום שטח PZC בין הדגימות אינו רלוונטי. ככלל, דגימות בעלי מטען חשמלי חיובי ב- pH נמוך טעונים שלילית ב- pH גבוה; ולכן, כולם צריכים להיות מסוגלים לספוג אניונים קטיונים מעל ומתחת PZC שלהם, בהתאמה.

AO7 - תוצאות ספיחה מדווחות 5b איור כאחוז לצבוע adsorbed כפונקציה של זמן. את הביצועים הטובים ביותר ניתנים על ידי Fe-1.4-IMO, ואחריו IMO, המציין כי התהליך העיקרי iזה אטרקציה אלקטרוסטטית בין AO7 - אניונים ואת המשטחים החיצוניים-מטען חשמלי חיובי של דגימות (ה- pH הפתרון היה 6.8).

עם זאת, הבדלים חשובים כמה הם נצפו: Fe-1.4-IMO נותן את הביצועים הטובים ביותר במונחים של AO7 - סר, עם עלייה חדה של הספיחה לצבוע בדקות הראשונות (מלווה בירידת pH, כפי שדווח Ref. 39). אותו מתרחש, במידת קטין, עם Fe-0.70-IMO, כי תגובה (3) מתקיימת:

Fe (OH) 2 + AO7 + אל - = FeAO7 - + אל-OH + H + (3)

מה שמרמז היווצרות FeAO7 - adducts דרך תופעת עקירה ליגנד, עם אטומי N של התיאום לצבוע אתרי 3+ Fe.

באיור 1. ייצוג שתי חבילות של נוירוטיפיקלים IMO באריזה משושה. כאשר מתרחש בצורת אבקה, IMO נוירוטיפיקלים ארוזים בחבילות שיש סימטריה משושה כמעט. פרמטר התא והתא שמעיד באיור מתאים למרחק מרכז אל המרכז בין שני נוירוטיפיקלים מיושרים בתוך צרור משושה. הנקבוביות A, B, ו- C מתאימה nanopores הראוי IMO (~ 1.0 ננומטר רחב), nanopores בין שלושה נוירוטיפיקלים מזדהים (~ 0.30-0.40 ננומטר רחב), ושסף mesopores בין צרורות, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

איור 2
איור 2. צבעי אזו חומצה אורנג 7 במים: אזו-hydrazone tautomerism וספקטרום UV-Vis. (א) מדווח הנוסחה הכימית ממדים מולקולריים 42 של צבע יחד עם צורות azo- ו hydrazone שלה, הן נוכח הפתרון מים עקב tautomerism. חלק (ב) מדווח ספקטרום Vis-UV של פתרון 0.67 המ"מ הראשוני של הצבע המשמש עבור ניסויי ספיחת 39. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
אפיון רקם איור 3. של דגימות אבקה המסונתזות. חלק (א) מדווח דפוסי XRD זווית נמוכה של IMO (עקומת 1), Fe-L-IMO (עקום 2), Fe-0.70-IMO (עקום 3), ו Fe -1.4-IMO (עקום 4). חלקים (ב) ו- (ג) מתייחסים לדגום Fe-0.70-IMO; בתמונה מוקטנת HRTEM נבחרמדגם אבקת מדווח (ב), יחד עם גדלה של הנוף החזיתי של צרור עם נוירוטיפיקלים ויצרו מערך משושה (ג). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4. DR-UV-Vis אפיון ספקטרוסקופיות של דגימות אבקה המסונתזות. חלק (א) מדווח על DR-UV-Vis ספקטרום של IMO (עקומה 1), Fe-0.70-IMO (עקום 2), Fe-1.4-IMO (עקום 3), ו Fe-L-IMO (עקום 4). חלק (ב) מדווח על המגרשים של Tauc המקבילים, שממנו ערכי פער להקה (ז E, eV) שדווח בטבלת 1 נקבעו. תחנוניםדואר לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5. מדידות של חיובי המשטח 'הדגימות וחומצה אורנג 7 ניסויי ספיחה. חלק (א) מדווח על עקומות פוטנציאל ζ של IMO (ריבועים), Fe-1.4-IMO (משולש), ו Fe-L-IMO (עיגולים ); ברי שגיאה מתאימים 10% של הערך הנמדד על פי עבודות קודמות 38,39. חלק (ב) מדווח אחוז AO7 - הוסר לעומת הזמן עבור IMO (ריבועים), Fe-0.70-IMO (כוכבים), Fe-1.4-IMO (משולשים), ו Fe-L-IMO (עיגולים). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Fe, wt% BET SSA (מ 2 גרם -1) הנפח הכולל (ס"מ 3 גרם -1) נפח micropore (ס"מ 3 גרם -1) ד 100 (ננומטר ± 0.01) A (ננומטר) פער להקה (eV) PZC AO7 - הוסר
IMO - 383 0.21 0.13 2.27 2.62 4.9 9.8 95%
Fe-L-IMO 1.4 400 0.27 0.13 2.27 2.62 2.4 10.0 30%
Fe-0.70-IMO 0.70 450 0.22 0.15 2.19 2.53 2.8 - 37%
Fe-1.4-IMO 1.4 455 0.22 0.14 2.17 2.51 2.8 10.4 96%

טבלה 1. מאפיינים רלוונטיים של הדגימות, כפי שנקבע על ידי N 2 איזותרמות ב -196 מעלות צלזיוס, דפוסי XRD, DR-UV-Vis ספקטרוסקופיה, מדידות פוטנציאל-ζ, וניסויי ספיחה עם AO7 - פתרונות מים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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, סביבת לחות ללא נדרש (למשל, בחדר היבש אמץ בעבודה זו). בסביבה יבשה, אפשר למדוד את שני הכרכים של TEOS ו ATBS באמצעות טפטפות בוגרת, הימנעות הידרוליזה ATBS שיוביל סינתזה מוצלחת.

דבר חשוב נוסף הוא הדילול בשלב 1.6. בריכוזים מגיבים גבוהים, עיבוי של חומצת orthosilicicהיה לעכב היווצרות של נוירוטיפיקלים.

במהלך פילמור, הטמפרטורה צריכה להיות מבוקרת בקפידה. הטמפרטורה של פילמור במהלך שלב 1.7 לא תעלה על 100 מעלות צלזיוס. למיטב ידיעתנו, הטווח האופטימלי של טמפרטורה עבור פילמור על מנת לקבל תשואה גבוהה של נוירוטיפיקלים טהור הוא 95-100 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות נמוכות, קצב היווצרות NT פוחת, ואילו בטמפרטורות גבוהות, וזיהומים אחרים (למשל, תחמוצות אלומיניום) טופס 48,49. השימוש תרמוסטט יהיה הפתרון הטוב ביותר, אבל מדידת טמפרטורת קרוב החיטוי בתוך התנור עשויה להיות מספיק, כפי שנעשה בעבודה זו.

המגבלה העיקרית של פרוטוקול הסינתזה היא כי נוירוטיפיקלים לא יוצרים על שברים מסה גבוהה יותר מ -1.4% Fe, כפי שדווח בספרות ידי מחברים באמצעות פרוטוקול שונה במקצת 33. זה יכול להיות בגלל כמה זנים מבניים המושרים על ידי פה בסוג כזה של מבנה. sECONמגבלה העיקרית ד היא המידה אל 3+ / Fe 3+ הוא כי ניתן להגיע, מתאים שבריר המוני מקסימלית של 1.0% Fe. זה חייב לציין, עם זאת, כי באותו נצפה גם עם פה מסומם aluminogermanate נוירוטיפיקלים 37.

יהפוך הוא, הקר הוא על ידי העמסת סינתזה פוסט היא תוצאה מעניינת ומעודדת, קשורה ככל הנראה לעובדה אל (OH) קבוצות אל על פני השטח החיצוניים של נוירוטיפיקלים מסוגלות לעבור חילופים יוניים בתמיסה, על פי תגובה (4):

[אל (OH) אל] (ים) + Fe (H 2 O) 6 (aq) 3+ = [Fe (OH) אל] (ים) + אל (H 2 O) 6 (aq) 3+ (4)

תוצאה זו היא רלוונטית במיוחד ומראה כי הפרוטוקול המוצע יש תוצאות חשובות, שכן הוא פותח את האפשרות לשנות את רכב פני השטח IMO החיצוני באמצעות חילוף יונים, וכך למנוע הליכים מסובכים יותר (<em> כלומר, סינתזה ישירה). כפי שהוזכר קודם לכן, את הסינתזה של IMO דורשת כמה אמצעי זהירות על מנת להצליח, והוספת העצם אחר מגיב-במקרה הנוכחי, FeCl 3 • 6H 2 O-תהיה לטרוד את סביבת הסינתזה. זה אכן פשוט להוסיף את מבשר Fe כדי בתמיסה מימית של נוירוטיפיקלים מתבצעות, כפי שנעשה למדגם Fe-L-IMO. ההליך אותו יכול להתארך עד קטיונים אחרים עם חיובים נכונים רדיוס, כמו Cr 3+ ו Ti 3+. במקרה של Ti 3+, לעומת זאת, יכול להיות שיש כמה מגבלות הודות ליציבות של מינים Ti 3+ ושל מבשר שלה.

השלכה נוספת העיקרית של תהליך הסימום המוצלח היא הורדת פער להקת IMO. תוצאה זו רלוונטית במיוחד אם יישומים הכוללים מוליכים למחצה מודאגים, כגון photocatalysis. יתר על כן, נוכחותם של מיני משטח 3+ תגובתי פה יכולה להיות מנוצלתתגובה פוטו-פנטון להסרת מזהמים אורגניים ממים.

ההיווצרות של Fe (OH) קבוצות אל כתוצאה אל 3+ / Fe 3+ המידע מספק Fe 3+ אתרים נגישים למינים מסוגלים לתאם ברזל במים, כפי שנצפו במהלך AO7 - ניסויי הספיחה דיווחו כאן. מושג זה יכול להתארך עד השמירה של מזהמים אורגניים אחרים, מה שהופך אותו ניתן לנצל את המשטח החיצוני של נוירוטיפיקלים בתהליכי ספיחה מעורבים לא רק אינטראקציה אלקטרוסטטית גרידא, אלא עקירה ליגנד גם כן.

את הביצועים הגרועים ביותר של Fe-L-IMO כלפי AO7 - ספיחה הם מיוחסים הקר חלק גדול יותר של אשכולות. לאחר התוספת של אמוניה במהלך טעינה, בתצורת האשכול מתרחשת בעיקר על המשטחים החיצוניים של נוירוטיפיקלים, כפי שאושר על ידי הכרכים הנקבוביים, שדווחו בטבלת 1. קיימת עלייה בהיקף הנקבובי הכל לפי עומסing, ואילו נפח micropore, המקובל להקליד נקבובי, עומד בעינו. IS 3+ אתרי Fe פעל סביר כמרכזים התגבשות לאשכולות אוקסו-הידרוקסיד הברזל. כתוצאה ממבנה אשכול, IS אתרי 3+ Fe לא היו נגישים יותר AO7 - מינים, ולבסוף הפחתת יכולת ספיחה של Fe-L-IMO כלפי לצבוע 39.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

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

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

כימיה גיליון 117 צינורות Fe-סימום פער להקה הוריד סינתזת הסול-ג'ל ננו אפיון imogolite aluminosilicate אזו-צבעים ספיחה ζ-פוטנציאל Fe החלפת isomorphic
סינתזה ואפיון של Fe-מסומם aluminosilicate צינורות עם מאפייני מוליכות אלקטרונים משופרים
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