Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Фациальная подготовка сверхтонких частиц гидроксида алюминия с или без мезопористого МСМ-41 в окружающих средах

Published: May 11, 2017 doi: 10.3791/55423

Summary

Супертонкая суспензия наночастиц гидроксида алюминия была получена путем контролируемого титрования [Al (H 2 O)] 3+ с L-аргинином до рН 4,6 с и без удержания клеток-клеток в мезопористых каналах MCM-41.

Abstract

Водную суспензию наногиббсита синтезировали титрованием алюминиевой аквакислоты [Al (H 2 O) 6 ] 3+ с L-аргинином до рН 4,6. Поскольку известно, что гидролиз водных алюминиевых солей дает широкий спектр продуктов с широким диапазоном распределений по размерам, используются самые современные приборы ( например, 27 Al / 1 H ЯМР, FTIR, ICP-OES , TEM-EDX, XPS, XRD и BET) были использованы для характеристики продуктов синтеза и идентификации побочных продуктов. Продукт, который состоял из наночастиц (10-30 нм), выделяли с использованием метода колонки с гельпроникающей хроматографией (ГПХ). Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) и дифракция рентгеновских лучей на порошке (PXRD) идентифицировали очищенный материал в виде полиморфной модификации гидроксида алюминия гиббсита. Добавление неорганических солей ( например , NaCl) индуцирует электростатическую дестабилизацию суспензии, тем самым агломерируя наночастицы с yie1d Al (OH) 3 с крупными размерами частиц. Используя описанный здесь новый синтетический метод, Al (OH) 3 был частично загружен внутри высокоупорядоченного мезопористого каркаса МСМ-41 со средними размерами пор 2,7 нм, образуя алюмосиликатный материал как с октаэдрическим, так и с тетраэдрическим Al (O h / Т d = 1,4). Общее содержание Al, измеренное с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), составило 11% мас. / Мас. При молярном соотношении Si / Al 2,9. Сравнение объемного EDX с элементным анализом поверхностной рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) обеспечило понимание распределения Al в алюмосиликатном материале. Более того, на внешней поверхности (3.6) наблюдалось более высокое отношение Si / Al по сравнению с объемной массой (2.9). Аппроксимация соотношений O / Al показывает более высокую концентрацию групп Al (O) 3 и Al (O) 4 вблизи ядра и наружной поверхности, соответственно. Недавно разработанный синтез Al-MCM-41 даетСодержащего латентно высокий Al, при сохранении целостности упорядоченного каркаса из диоксида кремния и может быть использовано для применений, в которых предпочтительными являются гидратированные или безводные наночастицы Al 2 O 3 .

Introduction

Материалы, изготовленные из гидроксида алюминия, являются перспективными кандидатами на различные промышленные применения, в том числе в области катализа, фармацевтики, водоподготовки и косметики. 1 , 2 , 3 , 4 При повышенных температурах гидроксид алюминия поглощает значительное количество тепла во время разложения с получением глинозема (Al 2 O 3 ), что делает его полезным огнезащитным агентом. 5 Изучены четыре известных полиморфа гидроксида алюминия ( например , гиббсит, байерит, нордстрандит и дойлейт) с использованием вычислительных и экспериментальных методов, чтобы улучшить наше понимание образования и его структур 6 . Получение наноразмерных частиц представляет особый интерес благодаря их способности проявлять квантовые эффекты и свойства, отличные от свойств этих частицR навалом. Частицы Nanogibbsite с размерами порядка 100 нм легко подготавливаются в различных условиях 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 .

Трудно преодолеть неотъемлемые проблемы, связанные с уменьшением размера частиц; Поэтому существует лишь несколько случаев, когда частицы наногибсита имеют размеры порядка 50 нм. 14 , 15 , 16 , 17 Насколько нам известно, не было сообщений о наногибситальных частицах размером менее 50 нм. Частично это объясняется тем, что наночастицы склонны к агломерации из-за электростатической неустойчивостиИ высокая вероятность образования водородных связей между коллоидными частицами, особенно в полярных протонных растворителях. Наша цель состояла в синтезе небольших наночастиц Al (OH) 3 с использованием исключительно безопасных ингредиентов и прекурсоров. В настоящей работе ингибирование водной частицы ингибировалось включением аминокислоты ( т.е. L-аргинина) в качестве буфера и стабилизатора. Кроме того, сообщается, что содержащий гуанидиний аргинин предотвращает рост и агрегацию частиц гидроксида алюминия с получением водной коллоидной суспензии со средним размером частиц 10-30 нм. Здесь предлагается, чтобы амфотерные и цвиттерионные свойства аргинина уменьшали поверхностный заряд наночастиц гидроксида алюминия во время мягкого гидролиза, чтобы препятствовать росту частиц за пределами 30 нм. Хотя аргинин не был способен к уменьшению размера частиц менее 10 нм, такие частицы достигались за счет использования эффекта «удержания клетки» сHin мезопоры MCM-41. Характеристика композиционного материала Al-MCM-41 показала ультратонкие наночастицы гидроксида алюминия в мезопористом кремнеземе со средним размером пор 2,7 нм.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Синтез наночастиц Al (OH) 3

  1. Растворяют 1,40 г гексагидрата хлорида алюминия в 5,822 г деионизированной воды.
  2. Добавляют 2,778 г L-аргинина к водному раствору хлорида алюминия при перемешивании магнитной мешалкой. Добавляют L-аргинин медленно, так что добавленный аргинин растворяется и не образует больших глыб или кусков; Кроме того, медленное добавление уменьшает локальные концентрации щелочности и обеспечивает условия для более контролируемого гидролиза.
  3. Как только весь аргинин растворяется в растворе, нагрейте раствор в течение 72 часов при 50 ° C; В этот момент решение может появиться как облачная приостановка.

2. Осаждение Al (OH) 3 NaCl

  1. Подготовьте столбик ГПХ, длиной 49 и диаметром 1,255 дюйма. Упаковывают гель в последовательные стадии добавления геля и позволяют воде течь через колонку, чтобы гарантировать правильную упаковку, при минимальном пространстве между гелевыми шариками. УпакуйтеГель до приблизительно 80% колонки; Количество наполнителя геля меняется каждый раз и влияет только на время удерживания отделенных видов.
  2. Вводят 10 мл суспензии наночастиц Al (OH) 3 в виде синтезированной в виде частиц (приготовленной на стадии 1.3) в колонке с использованием насоса для ВЭЖХ с 10-миллилитровым контуром инжектора. Настройте петлю инжектора, используя трубку с наружным диаметром приблизительно 0,125 дюйма и длиной, которая откалибрована для доставки 10 мл введенного образца.
  3. Соберите элюцию колонки в интервалах, коррелирующих с местоположением пика dRI. Подключите выход GPC ко входу детектора дифференциального показателя преломления (dRI).
    ПРИМЕЧАНИЕ. Поскольку отделенные виды выходят из ГЦП, они появляются на детекторе dRI в виде пика и затем собираются в 125 мл флаконы. В колонке ГПХ образуются два хорошо разрешенных пика, которые собираются и анализируются с помощью эксклюзионной хроматографии (SEC) и элементного анализа (EA) для определения аргинина из алюминия speCies. Общий собранный объем будет зависеть от размера колонки ГПХ, общего количества используемого упаковочного материала и расхода деионизированной воды, используемой для элюирования колонки.
    1. Собирают большую часть пика 1 фракции в течение 100 мин со скоростью потока 0,2 мл / мин.
    2. Соберите элюент через 30-минутные интервалы, как только появится пик на детекторе RI колонки GPC.
      ПРИМЕЧАНИЕ. Изменение интервала интервалов изменит концентрацию и чистоту полученного очищенного материала пика 1. Лучше сначала собрать небольшие интервалы пика, чтобы определить, какая часть содержит самую высокую концентрацию и чистоту пика 1 вида для определенного столбца.
  4. Подготовьте 1 вес.% NaCl.
  5. Добавить по каплям приготовленный раствор NaCl в 10 мл очищенных наночастиц Al (OH) 3 ; Материал, полученный с использованием осаждения NaCl, не используется для дальнейших экспериментов.

3. Получение Al-MCM-41

  1. переменный токПримерно 1,0 г МСМ-41 при 120 ° С в вакууме в течение 3 ч в вакуумной печи.
  2. Готовят 50,0 г раствора хлорида алюминия, объединяя 9,6926 г AlCl 3 · 6H 2 O с 40,3074 г деионизированной воды.
  3. Добавить 0,7 г активированного МСМ-41 в 50,0 г раствора хлорида алюминия (приготовленного на стадии 3.2).
  4. Обеспечьте достаточное время смешивания (1 ч), чтобы обеспечить гомогенность AlCl 3, рассеянного во всех каналах MCM-41.
  5. Добавляют L-аргинин к гетерогенной смеси до молярного соотношения Arg / Al 2,75 при перемешивании магнитной мешалкой. Аналогично этапу 1.2, добавьте аргинин достаточно медленно, чтобы позволить мгновенно образованным флоккулятам повторно растворить и уменьшить сгущение аргинина перед продолжением добавления.
  6. После однородного состояния нагрейте смесь при 50 ° C в течение 72 часов.
  7. Фильтруют полученный гетерогенный раствор, используя воронку Бюхнера, в вакууме и снабжают качественными 90-миллиметровыми кругами фильтровальной бумаги(Или любой другой подходящей фильтровальной бумаги).
  8. Промытый белый порошок вымойте избыточной деионизированной водой, чтобы обеспечить удаление непрореагировавшего хлорида алюминия, аргинина или водорастворимых побочных продуктов из полученного материала Al-MCM-41.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Синтез наногибсита

Наногиббсит получали путем титрования AlCl 3 · 6H 2 O (14 мас.%) С L-аргинином до конечного молярного соотношения Arg / Al 2,75. Синтез частиц наногиббсита контролировался через SEC, который является широко используемым методом анализа частично гидролизованных растворов хлорида алюминия, способных распознавать пять доменов, которые условно обозначены как пики 1, 2, 3, 4 и 5 1 . Здесь мы сообщаем, что частицы наногибсита с размерами частиц 10-30 нм являются компонентами различных потенциальных структур, которые элюируются в области 1 пика типичного анализа SEC. Насколько нам известно, идентификация молекул, которые элюируются внутри пика 1 SEC, до сих пор не была описана в литературе. Порошковая дифракция рентгеновских лучей (PXRD) и Фурье-преобразование инфракрасной спектроскопии (FTIR) позволили однозначноУдобно идентифицировать структуру Al (OH) 3 . Элюирование из колонки ГПХ дало полупрозрачную суспензию Al (OH) 3 с чистотой 99% (по содержанию Al), рН 6,7, дзета-потенциал +8,9 мВ (электрофоретическая подвижность и проводимость 0,7 мкм · см / В · с и 0,7 мСм / см, соответственно) и неопределяемые количества азота. После очистки с помощью ГПХ обнаружены нестехиометрические количества анионов хлорида (Al: Cl 35: 1), что указывает на присутствие частично гидролизованных катионных примесей стехиометрией [Al (OH) x Cl 3-x ] (где x Молярное соотношение гидролиза обычно находится в диапазоне 0-3), которые, вероятно, отвечают за положительный дзета-потенциал. Порошок, полученный лиофилизацией очищенного раствора, не растворим в воде. Отношение кислорода к алюминию (3,3: 1) хорошо согласуется с стехиометрией Al (OH) 3 . SEC анализ показывает, что наногибситальные частицы могут быть синтезированы с коэффициентом конверсии82%. Последующую характеристику проводили на очищенном ГПХ материале.

характеристика

Анализ FTIR подтвердил структуру полиморфной структуры гиббсита наличием характерного удлинения OH при 3620 см -1 , которое можно отличить от такового для байерита (3650 см -1 ) 2 , 3 . Кроме того, другие колебательные моды гиббсита были очевидны из поглощений при 3617, 3523, 3453, 1023, 970 и 918 см -1 4 , 5 , 6 . Методом FTIR аргинин не детектировался. Анализ статического светорассеяния образца с молярным отношением Arg / Al 2,75 показал, что средний размер частиц находился в диапазоне 10-30 нм. Вычисленный размер кристаллитов, рассчитанный по рентгенограмме с использованием thУравнение Шеррера 7 , 8 было ~ 8 нм, что находится в хорошем согласии с данными светорассеяния. Дискретные частицы с диаметром в диапазоне 5-15 нм наблюдались на изображениях ПЭМ ( рис. 1 ).

27 Al ЯМР измерен для образцов с молярными соотношениями Arg / Al 0, 2,25 и 2,75 ( фиг. 2 ). Результаты показывают, что Al-мономер ( т.е. AlCl 3 ), который имеет характерный резкий сигнал при 0 м.д., гидролизуется с образованием кластеров Кеггина ( т.е. Al 13-mer и Al 30-mer ) при отношении Arg / Al 2,25, О чем свидетельствуют их характерные сигналы 63 и 70 ppm. Максимальная концентрация кластеров Кеггина была измерена при Arg / Al 2,25, что хорошо согласуется с данными SEC. При соотношении Arg / Al, равном 2,75, в спектрах ЯМР 27 Al был обнаружен одиночный сигнал O h при 8 м.д.

С момента своего открытия в 1992 году MCM-41 представляет большой научный и промышленный интерес для различных применений, таких как катализ, доставка лекарств и разделение. В отличие от цеолитов, структура материалов типа МСМ-41 может быть адаптирована для получения однородных размеров пор между 1,6-10 нм в диаметре и, как правило, имеют площади поверхности порядка 1000 м 2 г -1 . Здесь MCM-41 со средним размером пор 2,7 нм был использован в качестве опорной «клетки» для ограниченного роста частиц наногиббсита. Перед загрузкой Al MCM-41 активировался при 120 ° C для удаления любых адсорбированных загрязнений ( например , воды, атмосферных газов и т. Д.) С поверхности кремнезема. Затем к чисто кремнизованному твердому MCM-41 добавляли раствор хлорида алюминия и позволяли уравновешиваться с помощью адсорбции Al 3+ с помощью iПоры МСМ-41 в течение 1 часа. Медленное добавление порошка аргинина при магнитном перемешивании вызывало местную флокуляцию, которой позволяли рассеивать до дополнительного добавления аргинина. Продуцирование продукта в объемном растворе контролировали, используя SEC-анализ и 27 Al-ЯМР, который показал, что хлорид алюминия эффективно превращался в преимущественно пик-1 и наногибситаз соответственно. Полученный материал Al-MCM-41 фильтровали и промывали большим количеством воды до характеристики.

27 Al MAS NMR ( рис. 3 ) полученного материала Al-MCM-41 демонстрирует присутствие как октаэдрических (~ 2 ppm), так и тетраэдрических (~ 57 ppm) Al-сред, которые обычно наблюдаются в мезопористом кремнеземе, модифицированном Al 12 . Отношение O h / T d было измерено при 1,4. Элементный состав в массе (EDX) составлял 8,02% Al, 23,26% SI и 68,70% O. Элементный состав поверхности (XPS) состоял из 6,13% Al, 21,75% Si и 66,36% O, что свидетельствует о меньшем содержании Al на поверхности частиц по сравнению с объемным коллега. Соотношение Si / Al составляло 2,9 и 3,6, как измерено с помощью EDX и XPS, соответственно. Более высокое отношение Si / Al, наблюдаемое в XPS по сравнению с EDX-анализом, указывает на то, что большая часть Al проникает в поры, а не на поверхности. Хлорид не был обнаружен в стехиометрических концентрациях с использованием любого из этих методов.

Матричные рентгеновские дифракционные картины (SAXRD) измерялись до и после загрузки Al и индексировались на основе гексагональной симметрии ( рис. 4 ). В обоих образцах наблюдалось наличие рефлексов решетки 100 (2.2 °), 110 (3.9 °), 200 (4.4 °) и 210 (5.8 °), что указывает на то, что существенных изменений высокоупорядоченной пористости не былоВ результате вставки Al. Анализ Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) исходного материала МСМ-41 дал удельную поверхность по БЭТ 997 м 2 / г, объем пор 0,932 см 3 / г и ширину пор 2,7 нм. Данные БЭТ после прививки Al продемонстрировали площадь поверхности по БЭТ 742 м 2 / г (снижение на 20,4%), объем пор 0,649 см 3 / г (снижение на 30,4%) и ширину пор 2,1 нм (уменьшение на 22,2%). Более того, включение Al в поры уменьшало общий N 2 , адсорбированный с 602 до 419 см 3 / г. Кривая десорбции N 2 (не показана) демонстрировала петлю гистерезиса, типичную для однородной мезопористости. 1 H MAS-ЯМР измеряли также до и после роста Al-частиц внутри мезопор. Введение Al вызывает смещение в нисходящем направлении (~ 1 ppm) для преобладающего сигнала 3,1 ppm, наблюдаемого в MCM-41. Новый, изолированный сигнал появился на уровне 0.9 ppm, который был отнесен к гидроксильным протонам, координирующимся с атомами алюминия, поскольку он испытывает относительно Более сильное экранирование и обычно наблюдается в кислотных цеолитных материалах из алюминия 15 , 16 , 17 .

27 Al-ядерный магнитный резонанс ( 27 Al ЯМР) и измерения рН были получены для образцов с различными отношениями Arg / Al ( фиг. 2 и 5 ). Эксперименты FTIR-ATR и просвечивающего электронного микроскопа (TEM) проводились для наногиббсита, приготовленного с молярным соотношением Arg / Al 2,75 ( фиг.1 и 6 ). После загрузки Al в пустое пространство MCM-41 проводили 27 Al MAS-ЯМР, N 2 адсорбцию, SAXRD, 1 H MAS-ЯМР и ТЕА-анализы для характеристики полученного материала Al-MCM-41 ( фиг.3, 4 и 7) -10 ).

Load / 55423 / 55423fig1.jpg "/>
Рисунок 1: ТЕМ-микрофотография очищенного нано-Al (OH) 3 со шкалой на 100 нм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

фигура 2
Рисунок 2: Жидкий 27 Al ЯМР образцов с отношением Arg / Al 0 ( a ), 2,25 ( b ) и 2,75 ( c ). Основные пики при 0, 8, 63 и 70 м.д. отмечены выше соответствующих положений пиков. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3
Рисунок 3: 27 Al MAS ЯМР-спектр приготовленного наногиббиса ( а ) и приготовленного Al-MCM-41 ( b ). Основные пики в 7,6, 2,4 и 56,9 м.д. отмечены над соответствующими положениями пиков. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4
Рисунок 4: Дифрактограмма SAXRD MCM-41 ( a ) и Al-MCM-41 ( b ) с их табличными отражениями решетки и соответствующим d-интервалом. Отражения 110 и 200 увеличиваются в 10 раз на дифрактограмме Al-MCM-41. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5
Рисунок 5: Измеренные значения рН при различных молярных соотношениях Arg / Al. Стрелки указывают на образцы, содержащие отношения Arg / Al, равные 2,75 и 3,00, которые показывают резкое повышение рН после дополнительного добавления аргинина мимо образца, содержащего наногиббит, Arg / Al 2,75. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6
Рисунок 6: Спектр поглощения FTIR-ATR очищенного порошка Al (OH) 3 с характерными колебаниями гиббсита, маркированными их значениями волнового числа. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

T "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Рисунок 7
Рисунок 7: Изотермы сорбции N 2 МСМ-41 и Al-MCM-41, полученные методом БЭТ при 77 K. Вставка соответствует распределению размеров пор BJH. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8
Рисунок 8: 1 H MAS-ЯМР-спектры Al-MCM-41 ( a ) и MCM-41 ( b ). Доминирующие пики в 0,9, 3,1 и 4,2 м.д. отмечены над соответствующими положениями пиков. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.


Рисунок 9: Микроскопия ТЕМ МСМ-41. Шкала шкалы = 100 нм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 10
Рисунок 10: Микроскопия ТЕА Al-MCM-41. Шкала шкалы = 100 нм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Приготовление водного раствора хлорида алюминия приводило к использованию кристаллической гексагидратной соли хлорида алюминия. Хотя безводная форма также может быть использована, она не является предпочтительной из-за ее значительных гигроскопических свойств, которые затрудняют работу и контроль концентрации алюминия. Следует отметить, что раствор хлорида алюминия должен использоваться в течение нескольких дней после приготовления, потому что со временем гидролизу [Al (H 2 O) 6 ] 3+ aqua acid гидролизуется, чтобы получить нежелательные побочные продукты, которые могут в конечном счете снизить общий выход и чистоту конечного продукта продукт. Методика синтеза, описанная здесь, проводилась с рядом концентраций алюминия (~ 0,8-3,1 мас.% Al). При более высоких концентрациях Al было достигнуто ограничение растворимости аргинина; Поэтому синтез не может быть выполнен, как предполагалось. С другой стороны, более низкие концентрации Al приводили к меньшим концентрациям нано-Al (OH) например , NaOH), разложение молекул с получением основного источника ( например , мочевины) и ионообменную смолу в качестве источника слабого гидроксида для гидролиза. 1 , 18 , 19 Насколько нам известно, органические молекулы, такие как аминокислоты, ранее не использовались для гидролиза хлорида алюминия. Кроме того, синтез высокочистых наночастиц Al (OH) 3 не сообщался с использованием гидролиза хлористого алюминия.

Очистка подготовленной наногибситовой суспензии была успешно проведена с использованием различных объемов гелевой упаковки, морфологии упаковки и скорости потока. Из-за хрупких пластмассовых соединителей на нашей колонке ограничение скорости потока составляло приблизительно 0,5 мл / мин, причем большая часть очистки проводилась со скоростью 0,2 мл / мин. Время удерживанияЧастиц наногиббсита варьировались в зависимости от скорости потока и количества упаковочного материала. Крайне важно, чтобы упаковочный материал колонки был упакован медленно, что означает добавление приблизительно 1 дюйма упаковочного материала за один раз и проточной воды со скоростью 0,2 мл / мин в течение приблизительно 30 минут, чтобы обеспечить хороший упаковывать гель. Более того, добавив примерно половину стоимости упаковочного материала, мы позволили 24 часам воды протекать через колонку, что значительно повысило эффективность упаковки в колонке. Был проведен первоначальный прогон для измерения времени удерживания двух наблюдаемых рефракционных пиков ( т.е. наногиббсит и аргинин) на колонке. Затем синтезированный раствор отделяли на колонке и два пика собирали с интервалом 10 или 30 мин в пределах временного интервала пиков. Затем было необходимо проанализировать различные флаконы для концентраций алюминия и аргинина для понимания видов, элюируемых под определенным пиком. Из-за большого количестваВода, протекающая через колонку, полученный очищенный раствор был значительно разбавлен.

Для загрузки Al в мезопористый кремнеземный материал важно активировать материал до эксперимента для удаления адсорбированных на поверхности газа и жидких примесей, обеспечивая максимальную загрузку в порах. Широкое разнообразие твердых пористых материалов, помимо кремнезема, можно использовать в качестве носителей для гостевых молекул наногибсита ( например , мезопористый углерод, мезопористые переходные оксиды металлов и т. Д.), Что может значительно увеличить влияние текущей синтетической методологии. Во время процесса нагрева идеально подходит для поддержания температуры и продолжительности ниже 80 ° C и менее 3-5 дней, соответственно. Увеличение температуры или времени нагрева может привести к агрегации частиц наногиббсита и может блокировать поры или покрыть поверхность алюминием. Разработанный метод обеспечивает относительно высокую загрузку Al и концентрацию оCtahedral Al по сравнению с другими методами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Авторы выражают благодарность доктору Томасу Дж. Эджу и Вэй Лю из Университета Рутгерса за их анализ и экспертизу в области малоугловой дифракции рентгеновских лучей и порошковой дифракции рентгеновских лучей. Кроме того, авторы признают Хао Ванга за его поддержку экспериментами по адсорбции N 2 .

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Laden, K. Antiperspirants and Deodorants. , 2nd, Marcel Dekker, Inc. New York. (1999).
  2. Kumara, C. K., Ng, W. J., Bandara, A., Weerasooriya, R. Nanogibbsite: Synthesis and characterization. J. Colloid Interface Sci. 352 (2), 252-258 (2010).
  3. 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).
  4. Elderfield, H., Hem, J. D. The development of crystalline structure in aluminum hydroxide polymorphs on ageing. Mineral. Mag. 39, 89-96 (1973).
  5. Wang, S. L., Johnston, C. T. Assignment of the structural OH stretching bands of gibbsite. Am. Mineral. 85, 739-744 (2000).
  6. 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).
  7. Scherrer, P. Bestimmung der Grosse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Rontgenstrahlen . Gottingen. 26, 98-100 (1918).
  8. 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).
  9. Swaddle, T. W., et al. Kinetic Evidence for Five-Coordination in AlOH(aq)2+ Ion. Science. 308 (5727), 1450-1453 (2005).
  10. Casey, W. H. Large Aqueous Aluminum Hydroxide Molecules. Chem. Rev. 106 (1), 1-16 (2006).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).

Tags

Химия выпуск 123 гидролиз гидроксид алюминия наногиббит мезопористый кремнезем, эксклюзионная хроматография гидродинамический радиус
Фациальная подготовка сверхтонких частиц гидроксида алюминия с или без мезопористого МСМ-41 в окружающих средах
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dubovoy, V., Subramanyam, R.,More

Dubovoy, V., Subramanyam, R., Stranick, M., Du-Thumm, L., Pan, L. Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments. J. Vis. Exp. (123), e55423, doi:10.3791/55423 (2017).

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