Name: facile preparation of ultrafine aluminum hydroxide particles with or without mesoporous mcm-41 in ambient environments
Uploaded: 2017-05-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments at JoVE.com

De auteurs verlenen hun waardering aan Dr. Thomas J. Emge en Wei Liu van Rutgers University voor hun analyse en expertise in kleine hoekröntgendiffractie en poederröntgendiffractie. Bovendien erkennen de auteurs Hao Wang voor zijn steun met de N 2 adsorptie experimenten.

1. Al (OH) 3 nanodeeltjesynthese <ol><li> Los 1,40 g aluminiumchloride hexahydraat op in 5,822 g gedeïoniseerd water. </li><li> Voeg 2,778 g L-arginine toe aan de waterige aluminiumchlorideoplossing onder magnetisch roeren. Voeg het L-arginine langzaam toe, zodat het toegevoegde arginine oplost en geen grote klompen of brokken vormt; Bovendien vermindert een langzame toevoeging lokale concentraties van alkaliniteit en verschaft de voorwaarden voor een meer beheersbare hydrolyse. </li><li> Zodra alle argini...

<ol>
	<li>Laden, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Antiperspirants and Deodorants. , (1999).</li><li>Kumara, C. K., Ng, W. J., Bandara, A., Weerasooriya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanogibbsite:+Synthesis+and+characterization.">Nanogibbsite: Synthesis and characterization.</a> J. Colloid Interface Sci. 352 (2), 252-258 (2010).</li><li>Demichelis, R., Noel, Y., Ugliengo, P., Zicovich-Wilson, C. M., Dovesi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physico-Chemical+Features+of+Aluminum+Hydroxides+As+Modeled+with+the+Hybrid+B3LYP+Functional+and+Localized+Basis+Functions.">Physico-Chemical Features of Aluminum Hydroxides As Modeled with the Hybrid B3LYP Functional and Localized Basis Functions.</a> J.Phys. Chem. C. 115 (27), 13107-13134 (2011).</li><li>Elderfield, H., Hem, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+crystalline+structure+in+aluminum+hydroxide+polymorphs+on+ageing.">The development of crystalline structure in aluminum hydroxide polymorphs on ageing.</a> Mineral. Mag. 39, 89-96 (1973).</li><li>Wang, S. L., Johnston, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assignment+of+the+structural+OH+stretching+bands+of+gibbsite.">Assignment of the structural OH stretching bands of gibbsite.</a> Am. Mineral. 85, 739-744 (2000).</li><li>Balan, E., Lazzer, M., Morin, G., Mauri, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-principles+study+of+the+OH-stretching+modes+of+gibbsite.">First-principles study of the OH-stretching modes of gibbsite.</a> Am. Mineral. 91 (1), 115-119 (2006).</li><li>Scherrer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bestimmung+der+Grosse+und+der+inneren+Struktur+von+Kolloidteilchen+mittels+Rontgenstrahlen+.">Bestimmung der Grosse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Rontgenstrahlen .</a> Gottingen. 26, 98-100 (1918).</li><li>Langford, J. I., Wilson, A. J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scherrer+after+sixty+years:+a+survey+and+some+new+results+in+the+determination+of+crystallite+size.">Scherrer after sixty years: a survey and some new results in the determination of crystallite size.</a> J. Appl. Cryst. 11 (2), 102-113 (1978).</li><li>Swaddle, T. W., 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=Kinetic+Evidence+for+Five-Coordination+in+AlOH(aq)2++Ion.">Kinetic Evidence for Five-Coordination in AlOH(aq)2+ Ion.</a> Science. 308 (5727), 1450-1453 (2005).</li><li>Casey, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+Aqueous+Aluminum+Hydroxide+Molecules.">Large Aqueous Aluminum Hydroxide Molecules.</a> Chem. Rev. 106 (1), 1-16 (2006).</li><li>Lutzenkirchen, J., 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=Adsorption+of+Al13-Keggin+clusters+to+sapphire+c-plane+single+crystals:+Kinetic+observations+by+streaming+current+measurements.">Adsorption of Al13-Keggin clusters to sapphire c-plane single crystals: Kinetic observations by streaming current measurements.</a> Appl. Surf. Sci. 256 (17), 5406-5411 (2010).</li><li>Mokaya, R., Jones, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+post-synthesis+alumination+of+MCM-41+using+aluminum+chlorohydrate+containing+Al+polycations.">Efficient post-synthesis alumination of MCM-41 using aluminum chlorohydrate containing Al polycations.</a> J. Mater. Chem. 9 (2), 555-561 (1999).</li><li>Brunauer, S., Deming, L. S., Deming, W. E., Teller, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+a+Theory+of+the+van+der+Waals+adsorption+of+gases.">On a Theory of the van der Waals adsorption of gases.</a> J. Am. Chem. Soc. 62 (7), 1723-1732 (1940).</li><li>Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Roth, W. J., Vartuli, J. C., Beck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ordered+mesoporous+molecular+sieves+synthesized+by+a+liquid-crystal+template+mechanism.">Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism.</a> Nature. 359 (6397), 710-712 (1992).</li><li>Zeng, Q., Nekvasil, H., Grey, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proton+Environments+in+Hydrous+Aluminosilicate+Glasses:+A+1H+MAS,+1H/27Al,+and+1H/23Na+TRAPDOR+NMR+Study.">Proton Environments in Hydrous Aluminosilicate Glasses: A 1H MAS, 1H/27Al, and 1H/23Na TRAPDOR NMR Study.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (35), 7406-7415 (1999).</li><li>Kao, H. M., Grey, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+Bronsted+and+Lewis+acidity+of+zeolite+HY:+A+1H/27Al+and+15N/27Al+TRAPDOOR+NMR+study+of+mono-methylamine+adsorbed+on+HY.">Probing the Bronsted and Lewis acidity of zeolite HY: A 1H/27Al and 15N/27Al TRAPDOOR NMR study of mono-methylamine adsorbed on HY.</a> J. Phys. Chem. 100 (12), 5105-5117 (1996).</li><li>DeCanio, E. C., Edwards, J. C., Bruno, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+1H+MAS+NMR+characterization+of+&#947;-alumina+and+modified+&#947;-aluminas.">Solid-state 1H MAS NMR characterization of &#947;-alumina and modified &#947;-aluminas.</a> J. Catal. 148 (1), 76-83 (1994).</li><li>Shafran, K. L., Deschaume, O., Perry, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+static+anion+exchange+method+for+generation+of+high+purity+aluminium+polyoxocations+and+monodisperse+aluminum+hydroxide+nanoparticles.">The static anion exchange method for generation of high purity aluminium polyoxocations and monodisperse aluminum hydroxide nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. 15 (33), 3415-3423 (2005).</li><li>Vogels, R. J. M. J., Kloprogge, J. T., Geus, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homogeneous+forced+hydrolysis+of+aluminum+through+the+thermal+decomposition+of+urea.">Homogeneous forced hydrolysis of aluminum through the thermal decomposition of urea.</a> J. Colloid Interface Sci. 285 (1), 86-93 (2005).</li></ol>

De bereiding van een waterige aluminiumchlorideoplossing heeft het gebruik van een kristallijn hexahydraatzout van aluminiumchloride toegepast. Hoewel de watervrije vorm ook kan worden gebruikt, heeft het geen voorkeur door zijn significante hygroscopische eigenschappen, waardoor het moeilijk is om te werken met en de concentratie van aluminium te beheersen. Het is opmerkelijk dat aluminiumchlorideoplossing binnen enkele dagen van de bereiding gebruikt moet worden, omdat de [Al (H2O) 6 ] 3 + aquazu...

Materialen van aluminiumhydroxide zijn veelbelovende kandidaten voor een verscheidenheid aan industriële toepassingen, waaronder katalyse, farmaceutica, waterbehandeling en cosmetica. 1 , 2 , 3 , 4 Bij verhoogde temperaturen absorbeert aluminiumhydroxide een aanzienlijke hoeveelheid warmte tijdens ontleding om alumina (Al203) op te leveren, waardoor het een bruikbaar vlamvertragend middel is. 5 De vier bekende polymorfen van aluminiumhydroxide ( dwz gibbsite, bayeriet, nordstrandite en doyleiet) zijn onderzocht met behulp van berekenings- en experimentele technieken om ons begrip van de vorming en structuren daarvan te verbeteren 6 . De bereiding van nanoschaaldeeltjes is van bijzonder belang door hun potentie om kwantumeffecten en eigenschappen te verschillen die verschillen van die van deR bulk tegenhangers. Nanogibbsite deeltjes met afmetingen in de orde van 100 nm worden gemakkelijk bereid onder verschillende omstandigheden 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . Het overwinnen van inherente uitdagingen in verband met het verminderen van de deeltjesgroottes verder is moeilijk; Daarom bestaan ​​er maar een paar gevallen waar nanogibbsite deeltjes afmetingen hebben op de orde van 50 nm. 14 , 15 , 16 , 17 Naar ons beste weten is er geen melding gemaakt van nanogibbsite deeltjes kleiner dan 50 nm. Dit komt onder meer toe aan het feit dat nanodeeltjes zich doorgaans agglomereren door elektrostatische instabiliteitEn de hoge kans op de vorming van waterstofbindingen tussen de colloïdale deeltjes, vooral in polaire protische oplosmiddelen. Ons doel was om kleine Al (OH) 3 nanodeeltjes te synthetiseren door uitsluitend veilige ingrediënten en precursoren te gebruiken. In het huidige werk werd waterige deeltjesaggregatie geïnhibeerd door een aminozuur ( dat wil zeggen L-arginine) als buffer en stabilisator in te nemen. Bovendien wordt gemeld dat het guanidinium bevattende arginine de groei van aluminiumhydroxide deeltjes en aggregatie verhinderde om een ​​waterige colloïdale suspensie te verschaffen met gemiddelde deeltjesgroottes van 10-30 nm. Hier wordt voorgesteld dat de amfotere en zwitterionische eigenschappen van arginine de oppervlakte-lading van aluminiumhydroxide nanodeeltjes gedurende de milde hydrolyse verzachten om de deeltjesgroei buiten 30 nm te ontmoedigen. Hoewel arginine niet in staat was de deeltjesgrootte onder 10 nm te verminderen, werden dergelijke deeltjes bereikt door gebruik te maken van het &quot;kooi&quot; -bevestigingseffect witHin de mesoporen van MCM-41. Karakterisering van het Al-MCM-41 samengesteld materiaal onthulde ultrafijne aluminiumhydroxide nanodeeltjes in het mesoporeuze silica, dat een gemiddelde poriegrootte van 2,7 nm heeft.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="650">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">aluminum chloride hexahydrate</td>
			<td style="width:103px;">Alfa Aesar</td>
			<td align="right" style="width:119px;">12297</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">L-arginine</td>
			<td style="width:103px;">BioKyowa</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">aluminum hydroxide</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">239186</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Bio-Gel P-4 Gel</td>
			<td style="width:103px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:119px;">150-4128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:261px;">Mesoporous siica (MCM-41 type)</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">643645</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

facile preparation of ultrafine aluminum hydroxide particles with or without mesoporous mcm-41 in ambient environments

Een waterige suspensie van nanogibbsite werd gesynthetiseerd via de titratie van aluminium aquazuur [Al (H20) 6 ] 3+ met L-arginine tot pH 4,6. Aangezien de hydrolyse van waterige aluminiumzouten bekend is om een ​​breed scala aan producten te produceren met een breed scala van grootteverdelingen, zijn er een verscheidenheid van state-of-the-art instrumenten ( dwz 27 Al / 1H NMR, FTIR, ICP-OES , TEM-EDX, XPS, XRD en BET) werden gebruikt om de synthese producten en identificatie van bijproducten te karakteriseren. Het product, dat was samengesteld uit nanodeeltjes (10-30 nm), werd geïsoleerd onder toepassing van gel permeatie chromatografie (GPC) kolom techniek. Fourier transform infrarood (FTIR) spectroscopie en poeder röntgen diffractie (PXRD) identificeerde het gezuiverde materiaal als de gibbsite polymorf van aluminiumhydroxide. De toevoeging van anorganische zouten ( bijv . NaCl) geïnduceerde elektrostatische destabilisatie van de suspensie, waardoor de nanodeeltjes aan je worden geagglomereerdLd Al (OH) 3 neerslag met grote deeltjesgroottes. Door gebruik te maken van de hier beschreven nieuwe synthetische methode werd Al (OH) 3 gedeeltelijk geladen in het hoogbestelde mesoporeuze kader van MCM-41, met gemiddelde poriedimensies van 2,7 nm, waardoor een aluminosilicaatmateriaal met zowel octaedrische als tetrahedrale Al (Oh / T d = 1,4). Het totale Al-gehalte, gemeten met behulp van energie-dispersieve röntgenspektrometrie (EDX), was 11% w / w met een Si / Al-molverhouding van 2,9. Een vergelijking van bulk EDX met X-ray foto-elektronen spectroscopie (XPS) elementaire analyse leverde inzicht in de verdeling van Al binnen het aluminosilicaatmateriaal. Verder werd een hogere verhouding Si / Al waargenomen op het buitenoppervlak (3.6) in vergelijking met het bulk (2,9). Aanpassingen van O / Al-verhoudingen suggereren een hogere concentratie Al (O) 3 en Al (O) 4 groepen in de buurt van respectievelijk de kern en het externe oppervlak. De nieuw ontwikkelde synthese van Al-MCM-41 levert een reLatief hoog Al-gehalte, met behoud van de integriteit van het geordende siliciumdioxide kader en kan worden gebruikt voor toepassingen waarbij gehydrateerde of watervrije Al203 nanodeeltjes voordelig zijn.

Nanogibbsite Synthesis Nanogibbsite werd bereid door AlCl3 · 6H20 (14 gew.%) Met L-arginine te titreren tot een uiteindelijke Arg / Al molverhouding van 2,75. De synthese van nanogibbsite deeltjes werd gecontroleerd via SEC, die een veel gebruikte analysetechniek is voor gedeeltelijk gehydrolyseerde oplossingen van aluminiumchloride, die in staat zijn om vijf domeinen te onderscheiden die arbitrair zijn aangeduid als pi...

Watch this Scientific Journal Video about Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments at JoVE.com

Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments

Een ultrafijne aluminiumhydroxide nanodeeltjesuspensie werd bereid via de gecontroleerde titratie van [Al (H20)] 3+ met L-arginine tot pH 4,6 met en zonder kooi-effectbevestiging binnen mesoporeuze kanalen van MCM-41.

Facile Voorbereiding van Ultrafine Aluminium Hydroxide Partikels Met Of Zonder Mesoporeuze MCM-41 In Omgevingen Omgevingen

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions

Deeltjes zonder een doos: Brush-eerste Synthese van afbreekbaar PEG sterpolymeren onder omgevingsomstandigheden

Convenient methods for the rapid, parallel synthesis of diversely functionalized nanoparticles will enable discovery of novel formulations for drug ...

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

Activerende moleculen, ionen, en Vaste deeltjes met akoestische cavitatie

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

Synthese en katalytische prestaties van Gold tussengevoegd in de muren van mesoporeus siliciumdioxide-

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Facile and Efficient Preparation of Tri-component Fluorescent Glycopolymers via RAFT-controlled Polymerization

Facile en efficiënte voorbereiding van Tri-component Fluorescent Glycopolymers via-VLOT gecontroleerde polymerisatie

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

Bouw en Systematische Symmetric Studies van een serie van Supramoleculaire Clusters met binaire of ternaire ammonium Triphenylacetates

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

Facile Bereiding van Intern Self-assembled Lipid Particles gestabiliseerd door koolstof nanobuisjes

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

Facile Preparation of 4-Substituted Quinazoline Derivatives

Facile Bereiding van 4-gesubstitueerde chinazolinederivaten

Reported in this paper is a very simple method for direct preparation of 4-substituted quinazoline derivatives from a reaction between substituted ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Visualisatie van Ambient Massaspectrometrie met het gebruik van Schlieren fotografie

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Facile Synthese van Worm-micellen door het zichtbare licht Mediated Dispersion polymerisatie onder toepassing van Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Facile Preparation of (2Z,4E)-Dienamides by the Olefination of Electron-deficient Alkenes with Allyl Acetate

Facile Preparation of 2Z,4E-Dienamides by the Olefination of Electron-deficient Alkenes with Allyl Acetate

Facile Preparation of (2<em&gt; Z</em&gt;, 4<em&gt; E</em&gt;) - Dienamiden door de olefinering van elektron-deficiënte alkenen met allylacetaat

Direct cross-coupling between two alkenes via vinylic C-H bond activation represents an efficient strategy for the synthesis of butadienes with high ...