Summary
En ultrafine aluminiumhydroksydnanopartikkel-suspensjon ble fremstilt via den kontrollerte titrering av [Al (H20)] 3+ med L-arginin til pH 4,6 med og uten burdeffektiv inneslutning i mesoporøse kanaler av MCM-41.
Abstract
En vandig suspensjon av nanogibbsite ble syntetisert ved titrering av aluminiumsvandsyre [Al (H20) 6 ] 3+ med L-arginin til pH 4,6. Siden hydrolysen av vandige aluminiumsalter er kjent for å produsere et bredt utvalg av produkter med et bredt spekter av størrelsesfordeler, en rekke toppmoderne instrumenter ( dvs. 27Al / 1H NMR, FTIR, ICP-OES , TEM-EDX, XPS, XRD og BET) ble brukt til å karakterisere synteseproduktene og identifisering av biprodukter. Produktet, som bestod av nanopartikler (10-30 nm), ble isolert ved bruk av gelpermeasjonskromatografi (GPC) -kolonne-teknikk. Fouriertransform infrarød (FTIR) spektroskopi og pulverrøntgendiffraksjon (PXRD) identifiserte det rensede materialet som gibbsite-polymorf av aluminiumhydroksyd. Tilsetningen av uorganiske salter ( f.eks . NaCl) indusert elektrostatisk destabilisering av suspensjonen, og derved agglomererer nanopartikler til yieLd Al (OH) 3 utfelling med store partikkelstørrelser. Ved å benytte den nye syntetiske metode som er beskrevet her, ble Al (OH) 3 delvis lastet inne i det høyt bestilte mesoporøse rammeverket av MCM-41, med gjennomsnittlige poremått på 2,7 nm, og fremstilt et aluminosilikatmateriale med både oktaedriske og tetraedrale Al (Oh / T d = 1,4). Total Al-innhold, målt ved hjelp av energidispergerende røntgenspektrometri (EDX), var 11% vekt / vekt med et Si / Al molforhold på 2,9. En sammenligning av bulk EDX med overflate røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) elementanalyse ga innsikt i fordelingen av Al innenfor aluminosilikatmaterialet. Videre ble et høyere forhold Si / Al observert på den ytre overflaten (3.6) i forhold til bulk (2,9). Tilnærminger av O / Al-forhold antyder en høyere konsentrasjon av Al (O) 3 og Al (O) 4 grupper nær henholdsvis kjerne og ytre overflate. Den nyutviklede syntesen av Al-MCM-41 gir en reLivlig høy Al-innhold, samtidig som det opprettholdes integriteten til det bestilte silikamaterialet og kan brukes til anvendelser hvor hydriserte eller vannfrie Al203 nanopartikler er fordelaktige.
Introduction
Materialer laget av aluminiumhydroksid er lovende kandidater for en rekke industrielle anvendelser, inkludert katalyse, legemidler, vannbehandling og kosmetikk. 1 , 2 , 3 , 4 Ved forhøyede temperaturer absorberer aluminiumhydroksyd en betydelig mengde varme under dekomponering for å gi alumina (Al203), noe som gjør det til et nyttig flammehemmende middel. 5 De fire kjente polymorfene av aluminiumhydroksid ( dvs. gibbsite, bayerite, nordstrandite og doyleitt) er blitt undersøkt ved hjelp av beregningsmessige og eksperimentelle teknikker for å forbedre forståelsen av formasjonen og strukturer derav 6 . Fremstillingen av nanoskala partikler er av særlig interesse på grunn av deres potensial til å utvise kvanteffekter og egenskaper som er forskjellige fra deiR bulk kolleger. Nanogibbsite partikler med dimensjoner i størrelsesorden 100 nm fremstilles lett under forskjellige forhold 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 .
Å overvinne inneboende utfordringer forbundet med å redusere partikkelstørrelsene ytterligere er vanskelig; Derfor eksisterer bare noen få tilfeller hvor nanogibbsite-partikler har dimensjoner i størrelsesorden 50 nm. 14 , 15 , 16 , 17 Så langt vi vet, har det ikke vært rapporter om nanogibbsite partikler mindre enn 50 nm. Til dels skyldes dette at nanopartikler har en tendens til å agglomerere på grunn av elektrostatisk ustabilitetOg høy sannsynlighet for dannelse av hydrogenbindinger mellom kolloidale partikler, spesielt i polare protiske løsningsmidler. Vårt mål var å syntetisere små Al (OH) 3 nanopartikler ved bruk av utelukkende sikre ingredienser og forløpere. I det nåværende arbeid ble vannig partikkelaggregasjon hemmet ved å inkorporere en aminosyre ( dvs. L-arginin) som en buffer og stabilisator. Videre er det rapportert at den guanidiniumholdige arginin forhindret aluminiumhydroksydpartikkelvekst og aggregering for å gi en vandig kolloidal suspensjon med gjennomsnittlige partikkelstørrelser på 10-30 nm. Det foreslås her at de amfotere og zwitterioniske egenskapene til arginin mildret overfladeladningen av aluminiumhydroksydnanopartikler under den milde hydrolyse for å disfavor partikkelvekst utover 30 nm. Selv om arginin ikke var i stand til å redusere partikkelstørrelsen under 10 nm, ble slike partikler oppnådd ved å utnytte "burets" inneslutningseffektHin mesoporene til MCM-41. Karakterisering av Al-MCM-41 komposittmaterialet avslørte ultrafine aluminiumhydroksydnanopartikler innen mesoporøs silika, som har en gjennomsnittlig porestørrelse på 2,7 nm.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Al (OH) 3 nanopartikkel-syntese
- Oppløs 1,40 g aluminiumkloridheksahydrat i 5,822 g deionisert vann.
- Tilsett 2,778 g L-arginin til den vandige aluminiumkloridoppløsningen under magnetisk omrøring. Legg L-argininen langsomt, slik at det tilsatte argininet løses og ikke danner store klumper eller biter; Videre reduserer et sakte tilsetning lokale konsentrasjoner av alkalitet og gir betingelser for en mer kontrollerbar hydrolyse.
- Når all arginin er oppløst i oppløsningen, oppvarm oppløsningen i 72 timer ved 50 ° C; På dette tidspunktet kan løsningen oppstå som en overskyet suspensjon.
2. Nedfellende Al (OH) 3 med NaCl
- Forbered en GPC-kolonne som er 49 i lang og 1,125 i diameter. Pak gelen i etterfølgende trinn for å legge til gel og la vann strømme gjennom kolonnen for å sikre riktig pakking, med minimal plass mellom gelperlene. PakkeGel til ca 80% av kolonnen; Mengden gel pakket varierer hver gang og påvirker bare retensjonstiden til de separerte artene.
- Innfør 10 ml asyntetisert Al (OH) 3 nanopartikkel-suspensjon (fremstilt i trinn 1.3) i kolonnen ved å bruke en HPLC-pumpe med en 10 ml injeksjonssløyfe. Tilpass-gjør injeksjonssløyfen med rør med en utvendig diameter på ca. 0,125 in og en lengde som er kalibrert for å levere 10 ml injisert prøve.
- Samle kolonnelueringen i intervaller som korrelerer med DRI-topplasseringen. Koble GPC-utgangen til inngangen til en differensial brytningsindeks (dRI) detektor.
MERK: Som separerte arter kommer ut av GPC, vises de på dRI-detektoren som en topp og samles deretter inn i 125 ml flasker. GPC-kolonnen produserer to godt oppløste topper, som både samles og analyseres med størrelseseksklusjonskromatografi (SEC) og elementanalyse (EA) for å skille arginin fra aluminium speiletCies. Det totale volumet som samles, vil avhenge av størrelsen på GPC-kolonnen, den totale mengden pakningsmateriale som brukes, og strømningshastigheten for det deioniserte vannet som brukes til å eluere kolonnen.- Samle flertallet av topp 1 fraksjon over 100 min ved en 0,2 ml / min strømningshastighet.
- Samle eluenten i 30 min intervaller når en topp dukker opp på RI-detektoren i GPC-kolonnen.
MERK: Endring av intervallområdet vil endre konsentrasjonen og renheten til det resulterende rensede topp 1-materiale. Det er bedre å samle små intervaller av toppen først for å bestemme hvilken del som inneholder den høyeste konsentrasjonen og renheten til topp 1-artene for en bestemt kolonne.
- Forbered 1 vekt% NaCl.
- Tilsett den tilberedte NaCl-oppløsningen dråpevis til 10 ml rensede Al (OH) 3 nanopartikler; Materialet som er fremstilt ved bruk av NaCl-utfelling, anvendes ikke for videre forsøk.
3. Fremstilling av Al-MCM-41
- acTivate ca. 1,0 g MCM-41 ved 120 ° C under vakuum i 3 timer i en vakuumovn.
- Tilbered 50,0 g aluminiumkloridoppløsning ved å kombinere 9,6926 g AlCl3 · 6H20 med 40,3074 g deionisert vann.
- Tilsett 0,7 g aktivert MCM-41 til 50,0 g aluminiumkloridoppløsning (fremstilt i trinn 3.2).
- Tillat tilstrekkelig blandingstid (1 time) for å sikre homogenitet av AlCl3 diffundert gjennom MCM-41 kanalene.
- Tilsett L-arginin til den heterogene blanding til et Arg / Al molforhold på 2,75 under magnetisk omrøring. På samme måte som i trinn 1.2, legg argininen sakte nok til, slik at den øyeblikkelig dannede flokkulerer for å gjenoppløse og redusere klumping av argininet før videreføring av tilsetningen.
- Når det er homogent, varme blandingen ved 50 ° C i 72 timer.
- Filtrer den oppnådde heterogene løsningen ved hjelp av en Buchner-trakt, under vakuum og utstyrt med kvalitative 90 mm filterpapirkretser(Eller andre passende filterpapirer).
- Vask det filtrerte hvite pulveret med overskudd avionisert vann for å sikre fjerning av uomsatt aluminiumklorid, arginin eller vannoppløselige biprodukter fra det fremstilte Al-MCM-41-materialet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Nanogibbsite Synthesis
Nanogibbsite ble fremstilt ved å titrere AlCl3 · 6H20 (14 vekt%) med L-arginin til et endelig Arg / Al molforhold på 2,75. Syntesen av nanogibbsite-partikler ble overvåket via SEC, som er en allment brukt analyseteknikk for delvis hydrolyserte aluminiumkloridløsninger, som er i stand til å kjenne fem domene vilkårlig betegnet som topper 1, 2, 3, 4 og 5 1 . Her rapporterer vi at nanogibbsite-partikler med partikkelstørrelser på 10-30 nm er komponenter av forskjellige potensielle strukturer som eluerer under topp 1-domenet ved typisk SEC-analyse. Så langt vi vet, har identifiseringen av molekyler som elueres innenfor SEC-topp 1 ikke blitt beskrevet i litteraturen hittil. Pulverrøntgendiffraksjon (PXRD) og Fourier transform infrarødspektroskopi (FTIR) eksperimenter var i stand til å unambiguoIdentifiser Al-OH-strukturen ( 3 ). Eluering fra GPC-kolonnen ga en gjennomsiktig Al (OH) 3 suspensjon med 99% renhet (basert på Al-innhold), en pH på 6,7, +8,9 mV zeta potensial (elektroforetisk mobilitet og konduktivitet på 0,7 μm · cm / V · s og 0,7 mS / cm, henholdsvis) og uoppdagelige mengder nitrogen. Ikke-støkiometriske mengder klorid (Al: Cl-forhold på 35: 1) anioner ble detektert etter rensing med GPC, hvilket antyder nærværet av delvis hydrolyserte kationiske urenheter med støkiometrien [Al (OH) xCl3 -x ] (hvor x Er molarhydrolysforholdet typisk i området 0-3), som sannsynligvis er ansvarlig for det positive zeta potensialet. Pulveret oppnådd ved frysetørking av den rensede oppløsning var ikke oppløselig i vann. Forholdet mellom oksygen og aluminium (3,3: 1) var i god overensstemmelse med Al (OH) 3 støkiometri. SEC analyse indikerer at nanogibbsite partiklene kan syntetiseres ved en konverteringsfrekvensAv 82%. Senere karakterisering ble gjennomført på det GPC-rensede materialet.
karakterisering
FTIR-analyse bekreftet gibbsite-polymorfstrukturen ved nærvær av en karakteristisk OH-strekk på 3,620 cm- 1 , som kan skille seg fra bayeritt (3.650 cm- 1 ) 2 , 3 . Videre var andre gibbsite vibrasjonsmoduser tydelige fra absorpsjonene ved 3.617, 3.523, 3.453, 1.023, 970 og 918 cm -1 4 , 5 , 6 . Arginin ble ikke påvist ved FTIR-metoden. Statisk lysspredningsanalyse av prøven med et Arg / Al molforhold på 2,75 indikerte at gjennomsnittlig partikkelstørrelse var i området 10-30 nm. Den beregnede krystallitstørrelsen, beregnet fra XRD-mønsteret ved hjelp av thE Scherrer ligning 7 , 8 , var ~ 8 nm, som er i anstendig avtale med lysfordelingsdata. Diskrete partikler med diametre i området 5-15 nm ble observert i TEM-bilder ( figur 1 ).
27 Al NMR ble målt for prøver med Arg / Al molforhold på 0, 2,25 og 2,75 ( Figur 2 ). Resultatene indikerer at Al-monomer ( dvs. AlCl 3 ), som har et karakteristisk skarp signal ved 0 ppm, hydrolyseres for å gi Keggin-klynger ( dvs. Al 13-mer og Al 30-mer ) ved et Arg / Al-forhold på 2,25, Som det fremgår av deres karakteristiske 63- og 70-ppm signaler. Maksimal konsentrasjon av Keggin-klynger ble målt ved en Arg / Al på 2,25, som er i god avtale med SEC-dataene. Ved et Arg / Al-forhold på 2,75 viste de 27 Al NMR-spektrene et enkelt Oh-signal ved 8 ppm.
Siden oppdagelsen i 1992 har MCM-41 vært av stor vitenskapelig og industriell interesse for ulike bruksområder, for eksempel katalyse, legemiddellevering og separasjoner. I motsetning til zeolitter kan strukturen av MCM-41-type materialer skreddersys for å vise ensartede porestørrelser mellom 1,6-10 nm i diameter og har generelt overflatearealer i størrelsesorden 1000 m 2 g -1 . Her ble MCM-41, med en gjennomsnittlig porestørrelse på 2,7 nm, brukt som en støtte "bur" for den begrensede veksten av nanogibbsite-partikler. Før Al-lasting ble MCM-41 aktivert ved 120 ° C for å fjerne eventuelle adsorberte forurensninger ( f.eks . Vann, atmosfæriske gasser, etc. ) fra silikiumoverflaten. Deretter ble aluminiumkloridoppløsning tilsatt det rent kiselholdige MCM-41 faststoffet og tillatt å ekvilibrere med Al3 + adsorpsjon medN porene i MCM-41 i 1 time. Den sakte tilsetning av argininpulver under magnetisk omrøring forårsaket lokal flokkulering, som fikk lov til å løsne før ytterligere arginintilsetning. Produktdannelse i bulkoppløsningen ble overvåket under anvendelse av SEC-analyse og 27Al NMR, som indikerte at aluminiumkloridet effektivt ble omdannet til henholdsvis topp 1 og nanogibbsite-arter. Det resulterende Al-MCM-41 materiale ble filtrert og vasket med store mengder vann før karakterisering.
27 Al MAS NMR ( Figur 3 ) av det fremstilte Al-MCM-41-materialet demonstrerer tilstedeværelsen av både oktaedriske (~ 2 ppm) og tetraedrale (~ 57 ppm) Al-miljøer, som vanligvis observeres i mesoporøs silisiummodifisert med Al-arter 12 . Oh / T d- forholdet ble målt til 1,4. Elementblandingen med bulk (EDX) var 8,02% Al, 23,26% SI, og 68,70% O. Elementblandingen overflate (XPS) besto av 6,13% Al, 21,75% Si og 66,36% O, hvilket antyder at det er et mindre innhold av Al på overflaten av partiklene i forhold til bulk motstykke. Si / Al-forholdet var henholdsvis 2,9 og 3,6, målt henholdsvis av henholdsvis EDX og XPS. Det høyere forholdet Si / Al observert i XPS versus EDX analyse indikerer at en større brøkdel av Al trengte inn i porene i motsetning til å bygge opp på overflaten. Klorid ble ikke påvist i støkiometriske konsentrasjoner ved bruk av en hvilken som helst metode.
Småvinkelrøntgendiffraksjon (SAXRD) mønstre ble målt før og etter Al-lasting og ble indeksert basert på sekskantisk symmetri ( figur 4 ). Tilstedeværelsen av 100 (2,2 °), 110 (3,9 °), 200 (4,4 °) og 210 (5,8 °) gitterrefleksjoner ble observert i begge prøvene, hvilket indikerte at signifikante endringer i den høybestilte porøsiteten ikke fant sted som arEsult av Al innføring. Brunauer-Emmett-Teller (BET) analyse av det opprinnelige MCM-41-materialet ga et BET overflateareal på 997 m2 / g, et porevolum på 0,932 cm3 / g og en porebredde på 2,7 nm. BET-data etter podning Al viste et BET-overflateareal på 742 m2 / g (20,4% reduksjon), et porevolum på 0,649 cm3 / g (30,4% reduksjon) og en porebredde på 2,1 nm (22,2% reduksjon). Videre redusert inkorporering av Al i porene den samlede N2 adsorberte fra 602 til 419 cc / g. N 2 desorpsjonskurven (ikke vist) viste en hysterese-sløyfe typisk for uniform mesoporositet. 1 H MAS NMR ble også målt før og etter Al-partikkelvekst i mesoporene. Innføringen av Al forårsaket et nedfeltskifte (~ 1 ppm) for det overordnede 3,1-ppm-signalet observert i MCM-41. Et nytt, isolert signal oppstod ved 0,9 ppm, som ble tilordnet hydroksylprotoner som koordinerer med aluminiumatomer, siden det opplever relativt Sterkere skjerming og er ofte observert i sure zeolittmaterialer laget av aluminium 15 , 16 , 17 .
27 Al-magnetisk resonans ( 27 Al NMR) og pH-målinger ble oppnådd for prøver med varierte Arg / Al-forhold ( figur 2 og 5 ). FTIR-ATR og transmisjonselektronmikroskop (TEM) eksperimenter ble utført for nanogibbsite fremstilt med et Arg / Al molforhold på 2,75 ( Figur 1 og 6 ). Etter å ha lastet Al inn i MCM-41 tomrom, ble 27 Al MAS NMR, N 2 adsorpsjon, SAXRD, 1 H MAS NMR og TEM analyser utført for å karakterisere det fremstilte Al-MCM-41 materiale ( figurene 3, 4 og 7 -10 ).
Last / 55423 / 55423fig1.jpg "/>
Figur 1: TEM mikrografi av renset nano-Al (OH) 3 med en skalestang på 100 nm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Væske 27 Al NMR av prøver med Arg / Al rasjoner av 0 ( a ), 2,25 ( b ) og 2,75 ( c ). Hovedtoppene ved 0, 8, 63 og 70 ppm er notert over de respektive toppposisjonene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: 27 Al MAS NMR-spektrum av preparert nanogibbsite ( a ) og fremstilt Al-MCM-41 ( b ). De store toppene ved 7,6, 2,4 og 56,9 ppm er merket over de respektive toppstillinger. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: SAXRD-diffraksjonsmønster av MCM-41 ( a ) og Al-MCM-41 ( b ), med deres tabulerte gitterrefleksjoner og tilsvarende d-avstand. 110 og 200 refleksjonene forstørres 10X i Al-MCM-41 diffraksjonsmønsteret. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Målte pH-verdier ved forskjellige Arg / Al molforhold. Pilene peker på prøvene som består av Arg / Al-forhold på 2,75 og 3,00, som viser en drastisk økning i pH etter ytterligere tilsetning av arginin forbi nanogibbsite-holdige Arg / Al 2,75-prøven. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: FTIR-ATR absorpsjonsspekter av renset Al (OH) 3 pulver, med karakteristiske gibbsite vibrasjoner merket med deres wavenumber verdier. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: N 2 sorptionsisotermer av MCM-41 og Al-MCM-41 oppnådd via BET-metode ved 77 K. Innsettet er den tilsvarende BJH porestørrelsesfordeling. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8: 1 H MAS NMR-spektre av Al-MCM-41 ( a ) og MCM-41 ( b ). De dominerende toppene ved 0,9, 3,1 og 4,2 ppm er merket over de respektive toppstillinger. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 9: TEM mikrografi av MCM-41. Skalestang = 100 nm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 10: TEM mikrografi av Al-MCM-41. Skalestang = 100 nm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Fremstillingen av en vandig aluminiumkloridoppløsning innebar bruken av et krystallinsk heksahydratsalt av aluminiumklorid. Selv om den vannfrie form kan også brukes, er den ikke foretrukket på grunn av dens betydelige hygroskopiske egenskaper som gjør det vanskelig å arbeide med og for å kontrollere konsentrasjonen av aluminium. Det er bemerkelsesverdig at aluminiumkloridoppløsningen skal brukes innen flere dager med preparering fordi over tid hydrolyserer [Al (H2O) 6 ] 3 + vannsyre for å gi uønskede biprodukter som i siste instans kan redusere totalutbyttet og renheten til den endelige produkt. Den syntetiske metodikken beskrevet her ble utført med en rekke aluminiumkoncentrasjoner (~ 0,8-3,1 vekt% Al). Ved høyere Al-konsentrasjoner ble begrensningen av argininoppløselighet nådd; Derfor kunne syntesen ikke fortsette som ønsket. På den annen side ga de lavere konsentrasjoner av Al mindre konsentrasjoner av nano-Al (OH)
Rensing av den forberedte nanogibbsite-suspensjonen ble vellykket gjennomført ved bruk av en rekke gelpakningsmengder, pakningsmorfologier og strømningshastigheter. På grunn av de skjøre plastkontakter på vår kolonne var strømningsbegrensningen ca. 0,5 ml / min, med et flertall av rensingene utført ved 0,2 ml / min. RetensjonstidenAv nanogibbsite-partikler varierte basert på strømningshastigheten og mengden av pakkemateriale. Det er viktig at kolonnepakningsmaterialet får lov til å pakke sakte, noe som betyr at man legger ca. 1 i pakningsmaterialet om gangen og rennende vann ved 0,2 ml / min i ca. 30 minutter for å tillate at gelen pakker seg godt. Videre tillot vi 24 timer med vann å strømme gjennom kolonnen etter å ha tilsatt om lag en halv kolonneverdi av pakkemateriale, noe som betydelig forbedret pakningseffektiviteten til kolonnen. En innledende løp ble utført for å måle retensjonstiden for de to brytnings-toppene observert ( dvs. nanogibbsite og arginin) på kolonnen. Deretter ble den asyntetiserte løsningen separert på kolonnen, og de to topper ble samlet i 10 eller 30 minutter intervaller innenfor toppene av toppene. Det var da nødvendig å analysere de forskjellige hetteglassene for aluminium og argininkonsentrasjoner for å forstå arten som eluerer under den spesifikke toppen. På grunn av den store mengdenVann som strømmer gjennom kolonnen, ble den oppnådde rensede oppløsningen betydelig fortynnet.
For lasting av Al til mesoporøst silisiumdioksydmateriale er det viktig å aktivere materialet før eksperimentet for å fjerne overflateadsorberte gass og flytende urenheter som sikrer maksimal lasting i porene. Et bredt utvalg av faste porøse materialer i tillegg til silisiumdioksyd kan brukes som støtter for gjeste nanogibbsite molekyler ( f.eks . Mesoporøst karbon, mesoporøse overgangsmetalloksider, etc. ) som kan øke virkningen av dagens syntetiske metodikk betydelig. Under oppvarmingsprosessen er det ideelt å opprettholde temperaturen og varigheten til under 80 ° C og mindre enn 3-5 dager. Ved å øke oppvarmingstemperaturen eller -tiden kan det føre til aggregering av nanogibbsite-partikler og kan blokkere porene eller belegge overflaten med aluminium. Den utviklede metoden oppnår en relativt høy belastning av Al og en konsentrasjon av oCtahedral Al sammenlignet med andre metoder.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne utvider sin takknemlighet til Dr. Thomas J. Emge og Wei Liu fra Rutgers University for deres analyse og ekspertise i vinkelrøntgendiffraksjon og pulverrøntgendiffraksjon. Videre anerkjenner forfatterne Hao Wang for sin støtte med N 2 adsorpsjonseksperimenter.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| aluminum chloride hexahydrate | Alfa Aesar | 12297 | |
| L-arginine | BioKyowa | N/A | |
| aluminum hydroxide | Sigma Aldrich | 239186 | |
| Bio-Gel P-4 Gel | Bio-Rad | 150-4128 | |
| Mesoporous siica (MCM-41 type) | Sigma Aldrich | 643645 |
References
- Laden, K. Antiperspirants and Deodorants. , 2nd, Marcel Dekker, Inc. New York. (1999).
- Kumara, C. K., Ng, W. J., Bandara, A., Weerasooriya, R. Nanogibbsite: Synthesis and characterization. J. Colloid Interface Sci. 352 (2), 252-258 (2010).
- Demichelis, R., Noel, Y., Ugliengo, P., Zicovich-Wilson, C. M., Dovesi, R. Physico-Chemical Features of Aluminum Hydroxides As Modeled with the Hybrid B3LYP Functional and Localized Basis Functions. J.Phys. Chem. C. 115 (27), 13107-13134 (2011).
- Elderfield, H., Hem, J. D. The development of crystalline structure in aluminum hydroxide polymorphs on ageing. Mineral. Mag. 39, 89-96 (1973).
- Wang, S. L., Johnston, C. T. Assignment of the structural OH stretching bands of gibbsite. Am. Mineral. 85, 739-744 (2000).
- Balan, E., Lazzer, M., Morin, G., Mauri, F. First-principles study of the OH-stretching modes of gibbsite. Am. Mineral. 91 (1), 115-119 (2006).
- Scherrer, P. Bestimmung der Grosse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Rontgenstrahlen . Gottingen. 26, 98-100 (1918).
- Langford, J. I., Wilson, A. J. C. Scherrer after sixty years: a survey and some new results in the determination of crystallite size. J. Appl. Cryst. 11 (2), 102-113 (1978).
- Swaddle, T. W., et al. Kinetic Evidence for Five-Coordination in AlOH(aq)2+ Ion. Science. 308 (5727), 1450-1453 (2005).
- Casey, W. H. Large Aqueous Aluminum Hydroxide Molecules. Chem. Rev. 106 (1), 1-16 (2006).
- Lutzenkirchen, J., et al. Adsorption of Al13-Keggin clusters to sapphire c-plane single crystals: Kinetic observations by streaming current measurements. Appl. Surf. Sci. 256 (17), 5406-5411 (2010).
- Mokaya, R., Jones, W. Efficient post-synthesis alumination of MCM-41 using aluminum chlorohydrate containing Al polycations. J. Mater. Chem. 9 (2), 555-561 (1999).
- Brunauer, S., Deming, L. S., Deming, W. E., Teller, E. On a Theory of the van der Waals adsorption of gases. J. Am. Chem. Soc. 62 (7), 1723-1732 (1940).
- Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Roth, W. J., Vartuli, J. C., Beck, J. S. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature. 359 (6397), 710-712 (1992).
- Zeng, Q., Nekvasil, H., Grey, C. P. Proton Environments in Hydrous Aluminosilicate Glasses: A 1H MAS, 1H/27Al, and 1H/23Na TRAPDOR NMR Study. J. Phys. Chem. B. 103 (35), 7406-7415 (1999).
- Kao, H. M., Grey, C. P. Probing the Bronsted and Lewis acidity of zeolite HY: A 1H/27Al and 15N/27Al TRAPDOOR NMR study of mono-methylamine adsorbed on HY. J. Phys. Chem. 100 (12), 5105-5117 (1996).
- DeCanio, E. C., Edwards, J. C., Bruno, J. W. Solid-state 1H MAS NMR characterization of γ-alumina and modified γ-aluminas. J. Catal. 148 (1), 76-83 (1994).
- Shafran, K. L., Deschaume, O., Perry, C. C. The static anion exchange method for generation of high purity aluminium polyoxocations and monodisperse aluminum hydroxide nanoparticles. J. Mater. Chem. 15 (33), 3415-3423 (2005).
- Vogels, R. J. M. J., Kloprogge, J. T., Geus, J. W. Homogeneous forced hydrolysis of aluminum through the thermal decomposition of urea. J. Colloid Interface Sci. 285 (1), 86-93 (2005).
