Ce travail a été soutenu par les cellules à combustible et européennes entreprise commune Hydruogen sous BOR4STORE collaborative de projet (convention de subvention n ° 303428) et le programme d&#39;infrastructure H2FC (Convention de subvention No. FP7-284522).

1. Appareil <ol><li> Utilisez un séchage supercritique (ScD) Appareil de base composé de quatre éléments principaux reliés par des tubes de gaz à haute pression: l&#39;alimentation en gaz, un système de vide, capteurs (température et pression), et de l&#39;environnement de l&#39;échantillon (qui peut être immergé dans un bain). Veiller à ce que la construction est de vannes de haute qualité en acier inoxydable, les raccords et tubes, la pression évalué à au moins 10 MPa dans la gamme de température entre 80-300 K. Remarque: Un schéma est représenté sur la Figure 1. </li><li> Pour azote ScD (nscd) traitements, veiller à ce que l&#39;alimentation en gaz est la pureté de recherche (&gt; 99,999%) de l&#39;azote gazeux équipé d&#39;un régulateur de pression pour le contrôle de la pression de sortie entre 0-10 MPa. Attacher une bouteille de 50 L (20 MPa) à l&#39;appareil, et purger le système avec de l&#39;azote pur plusieurs fois avant utilisation. </li><li> Assurez-vous que le système de vide est capable d&#39;atteindre des pressions de vide jusqu&#39;à &lt;0,1 Pa et est connecté à l&#39;appareil avec unbien-vanne de commande de l&#39;aiguille. De préférence, utiliser une pompe primaire sans huile et une pompe turbo moléculaire glisser, placé en série. </li><li> Utiliser au moins deux capteurs de pression pour la mesure précise de la pression au cours des traitements SCD: un capteur de pression pour la mesure de faible vide et un capteur de haute pression pour obtenir une plage de pression mesurable totale entre 0,1 à 10 7 Pa. </li><li> Utilisez au moins deux capteurs de température de l&#39;exactitude minimale nécessaire pour effectuer des traitements typiques SCD: un capteur en contact thermique avec l&#39;échantillon et un capteur dans le primaire collecteur de dosage de gaz pour des mesures précises entre 77 à 300 K (par exemple, des thermocouples de type K) . </li><li> Vérifiez que le porte-échantillon présente un volume interne appropriée pour contenir la quantité d&#39;échantillon nécessaire pour le traitement, et est construit en acier inoxydable. Note: allongées auxiliaires de conception cylindriques en contact thermique avec le bain. </li><li> Assurez-vous que le raccord qui ferme le récipient d&#39;échantillon est approprIATE pour les hautes pressions et une utilisation répétée (par exemple, Swagelok VCR). Connecter le volume du récipient d&#39;échantillon à une vanne d&#39;isolement de l&#39;environnement extérieur par l&#39;intermédiaire d&#39;une longueur appropriée d&#39;un tube (le tube plongeur) pour l&#39;immersion complète du porte-échantillon dans le bain. </li></ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig1.jpg" /> . Figure 1. Le séchage supercritique d&#39;azote (NSCD) Dispositif Une représentation schématique de l&#39;appareil NSCD simplifié pour l&#39;utilisation dans le laboratoire typique: (A) à la température ambiante et (B) après immersion de l&#39;échantillon dans le bain. L&#39;alimentation en gaz pour le procédé décrit dans ce travail est de l&#39;azote, mais cet appareil générale est généralisable à d&#39;autres fluides SCD avec un point critique se situant dans une gamme pratique de température et de pression, tels que le CO 2. Les composants sont étiquetés pour la cohérence avec ee protocole décrit ici. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig1highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> 2. Préparation <ol><li> Charge: 0,2 à 0,5 g d&#39;échantillon (γ-Mg (BH 4) 2, sous forme de poudre, après la synthèse chimique par voie humide et des procédés de séchage classiques) dans le porte-échantillon dans des conditions appropriées, typiquement dans une atmosphère inerte telle qu&#39;une boîte à gants de l&#39;argon, à température ambiante ou au-dessous. Fermez le porte-échantillon (F2 raccord) avec un joint de filtre et puis fermer la vanne (vanne V4). Transférer le porte-échantillon à l&#39;appareil et l&#39;attacher (F1 raccord). </li><li> Ouvrez le collecteur de dosage à vide par l&#39;intermédiaire V2 et évacuer. Ouvrir V3 et évacuer. Purger l&#39;appareil avec de l&#39;azote par V1 et V2 via évacuer. Ouvrir V4 et évacuer l&#39;échantillon à température ambiante pendant jusqu&#39;à 24 heures, pour atteindre la pression minimale du système (&lt;0,1 Pa). </li><li> Installez le bain de l&#39;échantillon (voir <strong&gt; Figure 2) autour du support d&#39;échantillon. Effectuer en levant le bain en position sur une table élévatrice à ciseaux, ou un mécanisme similaire. </li><li> Réglez l&#39;appareil de chauffage à l&#39;avenir souhaité température du liquide (T l, voir l&#39;étape 3.1) de 110 K, et de continuer à évacuer l&#39;appareil jusqu&#39;à ce que la température se équilibre. </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig2.jpg" /> Figure 2. cryogénique Furnace bain de l&#39;échantillon. Une représentation schématique (à gauche) et photo (à droite) d&#39;un environnement cryostatée thermal appropriée pour contenir le support d&#39;échantillon pendant le traitement Nscd, permettant la mesure et le contrôle de la température de l&#39;échantillon entre 77 à 298 K. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig2highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> 3. supercritique azote exposition <ol&gt; <li> Pour le traitement Nscd de γ-Mg (BH 4) 2, (l&#39;objet de la démonstration dans ce protocole), sélectionnez une température de liquide (T l) de 110 K. Cela correspond à un liquide modérée densité du solvant (~ 0,6 g ml -1) ; Ajustez comme nécessaire pour l&#39;application de ce protocole à d&#39;autres procédés de traitement Nscd (voir la note ci-dessous). </li><li> Fermez le système à vide en fermant V2. Étrangler ouverte V1 lentement, permettant à la pression d&#39;augmenter dans la région liquide du diagramme de phase. Équilibrer le système à 2 MPa et T l. </li><li> Faire tremper l&#39;échantillon dans de l&#39;azote liquide 2 pendant 4 heures. </li><li> Réglez le chauffe à 150 K avec un min -1 rampe ≤2 K. Laisser la pression pour augmenter pas supérieure à la pression nominale maximale de l&#39;appareil (ce P max devrait être ≥10 MPa); si nécessaire, évacuer soigneusement l&#39;excès de pression à vide par l&#39;intermédiaire V2. Equilibrer le système à P max et 150 K. </li><li> Faire tremper l&#39;échantillon dans supercritical 2 N pendant 1 heure. </li></ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig3.jpg" /> Figure 3. Diagramme de phase d&#39;azote. Un diagramme de phase détaillée d&#39;azote, où la densité du fluide (représenté en niveaux de gris linéaire) est calculé en utilisant REFPROP (une équation Webb-Benoît-Rubin d&#39;état modifié). 41 Plusieurs lignes de densité constante sont présentés en violet. Les solides limites de phase et lignes de transition d&#39;ébullition sont indiquées en rouge. Les lignes bleues indiquent la limite de la région du diagramme de phase qui est pertinent pour le séchage ou l&#39;extraction de traitement utilisant N 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig3highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Remarque: Pour l&#39;application du présent protocole à d&#39;autres matériaux, d&#39;établir un traitement approprié Nscd scheme en choisissant les conditions nécessaires pour la solvatation efficace de l&#39;espèce cible. Consultez le diagramme de phase de N 2, montre la figure 3. Pour atteindre une densité de fluide haute en phase liquide (par exemple, 0,8-1 g ml -1), sélectionnez un T l de 80-90 K. Pour densité du liquide modérée (par exemple, 0,6-0,8 g ml -1), sélectionnez un T l de 90-115 K. Une approche d&#39;essai et d&#39;erreur peut être nécessaire. 4. supercritique libération de l&#39;azote <ol><li> Fissurer attentivement le système de vide par étranglement V2, permettant à la pression pour diminuer le plus lentement possible. À plusieurs reprises fissurer le système des taux de dépression plus élevés que nécessaires pour atteindre un déclin graduel à un vide poussé (&lt;0,1 Pa) dans le laps de temps approximatif de 12-24 h. </li><li> Retirer le bain de l&#39;échantillon et entièrement V2 ouverte pour évacuer complètement l&#39;échantillon. Equilibrer à température ambiante et sous vide poussé (&lt;0,1 Pa). </li><li> Dégazer l&#39;échantillon à température ambiante et &lt;0,1 Pa pendant 1-24 h, comme desired. </li></ol> 5. Traitement Poster <ol><li> Fermer les vannes V3 et V4, et retirez le support de l&#39;échantillon de l&#39;appareil (montage F1). </li><li> Transférer le porte-échantillon à un environnement inerte pour la manipulation, la boîte à gants, tel qu&#39;un rempli d&#39;argon. Retirer l&#39;échantillon du porte-échantillon (montage F2) et conserver dans un récipient hermétique à température ambiante ou en dessous. </li></ol>

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G., Baricco, M., Bordiga, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+carbon+dioxide+recycling+by+reaction+with+&#947;-Mg(BH4)2.">Fast carbon dioxide recycling by reaction with &#947;-Mg(BH4)2.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 22482-22486 (2014).</li><li>Paskevicius, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-Situ+X-ray+Diffraction+Study+of+&#947;-Mg(BH4)2+Decomposition.">In-Situ X-ray Diffraction Study of &#947;-Mg(BH4)2 Decomposition.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 15321-15240 (2012).</li><li>Lemmon, E. W., Huber, M. L., McLinden, M. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-High-Pressure+Gas+Chromatography+in+Micro+Columns+to+2000+Atmospheres.">Ultra-High-Pressure Gas Chromatography in Micro Columns to 2000 Atmospheres.</a> Sep. Sci. 1 (6), 761-776 (1966).</li><li>McLeary, E. E., Jansen, J. C., Kapteijn, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zeolite+based+films,+membranes+and+membrane+reactors:+Progress+and+prospects.">Zeolite based films, membranes and membrane reactors: Progress and prospects.</a> Microporous Mesoporous Mater. 90, 198-220 (2006).</li><li>Richter, B., Ravnsb&#230;k, D. B., Tumanov, N., Filinchuk, Y., Jensen, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+borohydride;+synthesis+and+characterization.">Manganese borohydride; synthesis and characterization.</a> Dalton Trans. , (2015).</li><li>Liang, S., Tilotta, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+petroleum+hydrocarbons+from+soil+using+supercritical+argon.">Extraction of petroleum hydrocarbons from soil using supercritical argon.</a> Anal. Chem. 70 (3), 616-622 (1998).</li></ol>

Les auteurs ont rien à révéler.

Peut-être en raison de sa relativement faible température critique (126 K), N 2 a toujours été négligé en tant que solvant ScD efficace. Dans les rapports précédents, 3,17,42,43, il n&#39;a été fait allusion dans le contexte du traitement de températures égales ou supérieures ambiante, où il présente seul pouvoir de solvatation modeste en raison de sa faible densité du fluide dans cette région de son diagramme de phase (sauf à des pressions extrêmement élevées 43). L...

Extraction par fluide supercritique (SFE) et le séchage (SCD) méthodes sont bien établis dans une large gamme d&#39;applications pratiques, en particulier dans les industries alimentaires et pétroliers, mais aussi dans la synthèse chimique, l&#39;analyse et le traitement des matériaux. 1-6 L&#39;utilisation du séchage ou les médias d&#39;extraction dans les conditions ci-dessus leurs points critiques est souvent plus rapide, plus propre et plus efficace que les techniques traditionnelles (liquides), et a l&#39;avantage supplémentaire d&#39;être très accordables par rapport à la puissance de solvatation du fluide par un léger ajustement des conditions d&#39;exploitation . 3,7 Une méthode simple consiste ScD de trois étapes de base. La première étape est d&#39;exposer la matière solide (ou peut-être liquide) de départ qui contient le composé cible en impureté à un fluide ScD choisi de manière appropriée dans son liquide (ou quasi-liquide supercritique) de phase, où sa densité élevée correspond à un niveau élevé (et peut-être sélectif 7) pouvoir solvant par rapport aux espèces cibles. Til seconde étape est le chauffage et la compression du système ci-dessus point critique du fluide ScD choisi dans un récipient fermé de sorte que le fluide et ses espèces cibles dissous ne passent pas une limite de phase qui pourrait aboutir à la séparation. La dernière étape est de réduire lentement la pression du fluide ScD à vide à une température supérieure à la température critique, ce qui permet la solution fluide contenant l&#39;espèce cible à fuir, encore une fois sans se heurter à une limite de phase ou des effets de tension de surface préjudiciables sur le chemin. Le matériau de départ est laissée déchargée de l&#39;espèce cible et peut être soumis à des traitements itérées si nécessaire. Dans le cas de l&#39;extraction par fluide supercritique, l&#39;espèce cible de soluté est le produit désiré, et on recueille à partir de solution pour une utilisation ultérieure. 8,9 Dans d&#39;autres cas, la matière de départ séché ou purifié est le produit désiré, et les impuretés extraites sont mis au rebut. Ce dernier scénario, appelé icicomme l&#39;approche ScD, a été découvert pour être une stratégie efficace pour le prétraitement de grande surface, matériaux microporeux tels que les cadres organo-métalliques (MOF), où les méthodes de traitement thermique traditionnels sous vide sont dans de nombreux cas ne suffit pas à nettoyer les pores de tous les invités indésirables, ou aboutir à pores effondrement. dioxyde 10 de carbone ScD (CSCd) le traitement est maintenant un processus de post-synthétique de routine pour les MOF, 11 conduisant à l&#39;augmentation des surfaces azote accessible plus de matériaux non traités jusqu&#39;à 1000% 12 et d&#39;autres améliorations, telles que l&#39;activité catalytique. 19- 13 Autres applications de fluides supercritiques sont notables comme un moyen largement accordable pour des réactions chimiques, 14-16 chromatographie en phase supercritique (SCFC) 6,17,18 et la synthèse des aérogels et des matériaux composites avancés. 22 Pour le séchage des applications, un fluide ScD est choisie en fonction de deux critères: a) la proximité de sespoint critique aux conditions ambiantes (pour plus de commodité et de réduire les coûts de l&#39;énergie ou de la complexité du processus) et b) son pouvoir de solvatation à l&#39;égard des espèces cibles. Le dioxyde de carbone (CO 2) a prouvé être un fluide ScD pratique dans de nombreuses applications, car il est non toxique, ininflammable, et pas cher, et peut être réglé pour présenter un fort pouvoir de solvatation vers un nombre d&#39;espèces cibles organiques courants dans sa quasi-liquide Etat (à des pressions &lt;10 MPa et à des températures de 273 à 323 K). 1-3,7-9 autres solvants supercritiques communes (ou co-solvants) comprennent l&#39;eau (couvrant une gamme remarquable de propriétés de solvant entre son ambiance et l&#39;état supercritique 23), l&#39;acétone, l&#39;éthylène, le méthanol, l&#39;éthanol, et de l&#39;éthane, couvrant le spectre de polaire (protique et aprotique) à non polaire, et ayant des points critiques relativement près aux conditions ambiantes. Le dioxyde de carbone est de loin le plus commun ScD fluide utilisé. Dans les méthodes CSCd établies, la réactivitédu matériau de départ est pas un facteur inhibiteur depuis CO 2 est que très faiblement réactif à des températures proches de son point critique. Cependant, certaines classes de matériaux tels que les hydrures dits complexes (par exemple, alanates et borohydrures) présentent des défis uniques en matière de manutention en raison de leur forte réactivité en présence d&#39;eau ou de CO 2 en plus de leur (peut-être intentionnellement adapté) l&#39;instabilité chauffage 24-26. En outre, il est un grand intérêt international dans des matières telles que les composés à haute densité de stockage d&#39;hydrogène, 27-30, et donc aussi dans nanostructuré et / ou variétés poreuses 31-33. Pour la purification efficace de ces réactifs, instables, et les matériaux nanostructurés, méthodes SCD sont une stratégie prometteuse. Fluide 34 A ScD doit être utilisé qui a un petit diamètre moléculaire appropriée pour la pénétration dans les cavités étroites et qui dispose également d&#39;un fort pouvoir de solvatation vers le impuretés cibles, WHIle restant non réactif vers le matériau de départ lui-même. Ici, l&#39;utilisation de l&#39;azote supercritique (N 2) en tant que fluide efficace pour une telle extraction et en particulier les applications de séchage est présentée. Un séchage supercritique d&#39;azote (NSCD) méthodologie spécifique est décrit ci-dessous pour la purification de borohydrure de magnésium en phase γ où l&#39;espèce cible comprennent à la fois le diborane et d&#39;un composé n-butylique (similaire à, mais pas spécifiquement identifiés comme étant des n-butane). Le protocole suivant peut être facilement modifié pour extension générale à d&#39;autres procédés de séchage par de l&#39;azote ou extraction supercritique.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Compressed Nitrogen Gas</td>
			<td>Messer Schweiz AG</td>
			<td></td>
			<td>50 L bottle, purity &#62; 99.999%, &#60;3 ppmv H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid Nitrogen</td>
			<td>Pan Gas AG</td>
			<td></td>
			<td>Bulk storage, on site</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Supercritical Drying Apparatus</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td>Swagelok (compression fitting and VCR) components</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Cryogenic Furnace Bath</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Labview Interface</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

supercritical nitrogen processing for the purification of reactive porous materials

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. Herein, nitrogen is presented as a novel supercritical drying fluid for specialized applications such as in the processing of reactive porous materials, where carbon dioxide and other fluids are not appropriate due to their higher chemical reactivity. Nitrogen exhibits similar physical properties in the near-critical region of its phase diagram as compared to carbon dioxide: a widely tunable density up to ~1 g ml-1, modest critical pressure (3.4 MPa), and small molecular diameter of ~3.6 &#197;. The key to achieving a high solvation power of nitrogen is to apply a processing temperature in the range of 80-150 K, where the density of nitrogen is an order of magnitude higher than at similar pressures near ambient temperature. The detailed solvation properties of nitrogen, and especially its selectivity, across a wide range of common target species of extraction still require further investigation. Herein we describe a protocol for the supercritical nitrogen processing of porous magnesium borohydride.

Borohydrures de métaux alcalins et alcalino-terreux sont des matériaux de stockage d&#39;hydrogène potentiels, qui offrent une grande teneur en hydrogène gazeux lors de la décomposition. 27,29 Autres produits de décomposition tel que le diborane ont aussi parfois été détectée dans le gaz désorbé, mais leur origine est a priori pas clair ; il est possible qu&#39;ils sont des produits de la décomposition en phase pure, mais peuvent également être des impuretés ou de produits de réactions d&#39;...

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Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

L&#39;azote est un fluide supercritique efficace pour des procédés d&#39;extraction ou de séchage en raison de sa petite taille moléculaire, à haute densité dans le régime quasi-liquide supercritique, et l&#39;inertie chimique. Nous présentons un protocole de séchage supercritique d&#39;azote pour le traitement de purification, de matériaux poreux réactifs.

Traitement de l&#39;azote supercritique pour la purification de réactifs matériaux poreux

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

supercritical-nitrogen-processing-for-purification-reactive-porous

Research

JoVE Journal

Chemistry

14.6K vues.  Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology.  L'azote est un fluide supercritique efficace pour des procédés d'extraction ou de séchage en raison de sa petite taille moléculaire, à haute densité dans le régime quasi-liquide supercritique, et l'inertie chimique. Nous présentons un protocole de séchage supercritique d'azote pour le traitement de purification, de matériaux poreux réactifs. 

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Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both stimuli and cargo can be tailored according to specific needs. Here we describe the DNA nanorobot fabrication protocol, with the use of the DNA origami technique. The procedure initiates by mixing short single-strand DNA staples into a stock mixture which is then added to a long, circular, single-strand DNA scaffold in presence of a folding buffer. A standard thermo cycler is programmed to gradually lower the mixing reaction temperature to facilitate the staples-to-scaffold annealing, which is the guiding force behind the folding of the nanorobot. Once the 60 hr folding reaction is complete, excess staples are discarded using a centrifugal filter, followed by visualization via agarose-gel electrophoresis (AGE). Finally, successful fabrication of the nanorobot is verified by transmission electron microscopy (TEM), with the use of uranyl-formate as negative stain.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

Pliant et caractérisation d&#39;un Robot Bio-sensible de l&#39;ADN Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

Recherche

Chimie

Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.

A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.

Préparation de la grande porosité de coordination Polymer Coatings sur macroporeuses Polymer monolithes pour enrichissement accrue des Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The composition of heavy crude oils and shale oils varies substantially depending on the origin of the mixture. In particular they contain an increased amount of nitrogen containing compounds compared to the conventionally used sweet crude oils. As nitrogen compounds have an influence on the operation of thermal processes occurring in coker units and steam crackers, and as some species are considered as environmentally hazardous, a detailed analysis of the reactions involving nitrogen containing compounds under pyrolysis conditions provides valuable information. Therefore a novel method has been developed and validated with a feedstock containing a high nitrogen content, i.e., a shale oil. First, the feed was characterized offline by comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC &#215; GC) coupled with a nitrogen chemiluminescence detector (NCD). In a second step the on-line analysis method was developed and tested on a steam cracking pilot plant by feeding pyridine dissolved in heptane. The former being a representative compound for one of the most abundant classes of compounds present in shale oil. The composition of the reactor effluent was determined via an in-house developed automated sampling system followed by immediate injection of the sample on a GC &#215; GC coupled with a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS), flame ionization detector (FID) and NCD. A novel method for quantitative analysis of nitrogen containing compounds using NCD and 2-chloropyridine as an internal standard has been developed and demonstrated.

A method combining comprehensive two-dimensional gas chromatography with nitrogen chemiluminescence detection has been developed and applied to on-line analysis of nitrogen containing compounds in a complex hydrocarbon matrix.

Analyse en ligne de composés azotés dans les Matrices d&#39;hydrocarbures complexes

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals leads to the formation of composite materials with unique properties. In addition, the undesirable process of biofouling is initiated by the adsorption of biomolecules, mainly proteins, on surfaces. This organic layer is an adhesion layer for bacteria and allows them to interact with the surface. Understanding the fundamental forces that govern the interactions at the organic-inorganic interface is therefore important for many areas of research and could lead to the design of new materials for optical, mechanical and biomedical applications. This paper demonstrates a single-molecule force spectroscopy technique that utilizes an AFM to measure the adhesion force between either peptides or amino acids and well-defined inorganic surfaces. This technique involves a protocol for attaching the biomolecule to the AFM tip through a covalent flexible linker and single-molecule force spectroscopy measurements by atomic force microscope. In addition, an analysis of these measurements is included.

Here we present a protocol to measure the force of interactions between a well-defined inorganic surface and either peptides or amino acids by single-molecule force spectroscopy measurements using an atomic force microscope (AFM). The information obtained from the measurement is important to better understand the peptide-inorganic material interphase.

Regards sur les interactions des acides aminés et Peptides avec matériaux inorganiques à l&#39;aide d&#39;une seule molécule de travail Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

Facet-à-facette reliant des Nanostructures de chalcogénure anisotropie forme colloïdale Cadmium

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

Fabrication et essai d’aérogels catalytiques préparés par Extraction supercritique rapide

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material that can be subsequently treated by dip coating. Dip coating with a sol preparation provides a supported porous layer on the fabric. In this case, the porous layer is a porphyrin functionalized sorbent system based on a powdered material that has been demonstrated previously for the capture and conversion of phosgene. A representative coating is applied to cotton fabric at a loading level of 10 mg/g. This coating has minimal impact on water vapor transport through the fabric (93% of the support fabric rate) while significantly reducing transport of 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) through the material (7% of support fabric rate). The described approaches are suitable for use with other fabrics providing amine and hydroxyl groups for modification and can be used in combination with other sol preparations to produce varying functionality.

This report details a microwave-initiated approach for deposition of porphyrin functionalized porous organosilicate sorbents on a cotton fabric and demonstrates reduction in 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) transport through the fabric resulting from this treatment.

Dépôt des adsorbants ou des absorbants poreux sur des Supports de tissu

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its well-balanced ferroelectricity, piezoelectricity, and dielectric constant. In addition, BT does not contain any toxic elements. Therefore, it is considered to be an eco-friendly material, which has attracted considerable interest as a replacement for lead zirconate titanate (PZT). However, bulk BT loses its ferroelectricity at approximately 130 &#176;C, thus, it cannot be used at high temperatures. Because of the growing demand for high-temperature ferroelectric materials, it is important to enhance the thermal stability of ferroelectricity in BT. In previous studies, strain originating from the lattice mismatch at hetero-interfaces has been used. However, the sample preparation in this approach requires complicated and expensive physical processes, which are undesirable for practical applications.
In this study, we propose a chemical synthesis of a porous material as an alternative means of introducing strain. We synthesized a porous BT thin film using a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles were used as an organic template. Through a series of studies, we clarified that the introduction of pores had a similar effect on distorting the BT crystal lattice, to that of a hetero-interface, leading to the enhancement and stabilization of ferroelectricity. Owing to its simplicity and cost effectiveness, this fabrication process has considerable advantages over conventional methods.

Here, we present a protocol for the synthesis of porous barium titanate (BaTiO3) thin film by a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles are used as an organic template.

Synthèse chimique de Titanate de baryum poreux minces et stabilisation thermique de la Phase ferroélectrique par souche induite par la porosité

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Synthesis and Bioconjugation of Thiol-Reactive Reagents for the Creation of Site-Selectively Modified Immunoconjugates

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. Yet maleimide-based conjugates display limited stability in vivo because the succinimidyl thioether linkage can undergo a retro-Michael reaction. This, of course, can lead to the release of the radioactive payload or its exchange with thiol-bearing biomolecules in circulation. Both of these processes can produce elevated activity concentrations in healthy organs as well as decreased activity concentrations in target tissues, resulting in reduced imaging contrast and lower therapeutic ratios. In 2018, we reported the creation of a modular, stable, and easily accessible phenyloxadiazolyl methyl sulfone reagent &#8212; dubbed &#8216;PODS&#8217; &#8212; as a platform for thiol-based bioconjugations. We have clearly demonstrated that PODS-based site-selective bioconjugations reproducibly and robustly create homogenous, well-defined, highly immunoreactive, and highly stable radioimmunoconjugates. Furthermore, preclinical experiments in murine models of colorectal cancer have shown that these site-selectively labeled radioimmunoconjugates exhibit far superior in vivo performance compared to radiolabeled antibodies synthesized via maleimide-based conjugations. In this protocol, we will describe the four-step synthesis of PODS, the creation of a bifunctional PODS-bearing variant of the ubiquitous chelator DOTA (PODS-DOTA), and the conjugation of PODS-DOTA to the HER2-targeting antibody trastuzumab.

In this protocol, we will describe the synthesis of PODS, a phenyoxadiazolyl methyl sulfone-based reagent for the site-selective attachment of cargos to the thiols of biomolecules, particularly antibodies. In addition, we will describe the synthesis and characterization of a PODS-bearing bifunctional chelator and its conjugation to a model antibody.

Synthèse et bioconjugaison de Thiol-réactifs pour la création de Site-sélectivement modifiés immunoconjugués

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. ...

Evaluation of Oxidative Stress in Biological Samples Using the Thiobarbituric Acid Reactive Substances Assay

Despite its limited analytical specificity and ruggedness, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay has been widely used as a generic metric of lipid peroxidation in biological fluids. It is often considered a good indicator of the levels of oxidative stress within a biological sample, provided that the sample has been properly handled and stored. The assay involves the reaction of lipid peroxidation products, primarily malondialdehyde (MDA), with thiobarbituric acid (TBA), which leads to the formation of MDA-TBA2 adducts called TBARS. TBARS yields a red-pink color that can be measured spectrophotometrically at 532 nm. The TBARS assay is performed under acidic conditions (pH = 4) and at 95 &#176;C. Pure MDA is unstable, but these conditions allow the release of MDA from MDA bis(dimethyl acetal), which is used as the analytical standard in this method. The TBARS assay is a straightforward method that can be completed in about 2 h. Preparation of assay reagents are described in detail here. Budget-conscious researchers can use these reagents for multiple experiments at a low cost rather than buying an expensive TBARS assay kit that only permits construction of a single standard curve (and thus can only be used for one experiment). The applicability of this TBARS assay is shown in human serum, low density lipoproteins, and cell lysates. The assay is consistent and reproducible, and limits of detection of 1.1 &#956;M can be reached. Recommendations for the use and interpretation of the spectrophotometric TBARS assay are provided.

The goal of the thiobarbituric acid reactive substances assay is to assess oxidative stress in biological samples by measuring the production of lipid peroxidation products, primarily malondialdehyde, using visible wavelength spectrophotometry at 532 nm. The method described here can be applied to human serum, cell lysates, and low density lipoproteins.

Évaluation du stress oxydatif dans des échantillons biologiques à l’aide du test des substances réactives de l’acide thiobarbiturique

Despite its limited analytical specificity and ruggedness, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay has been widely used as a generic ...