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

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.

1. Al (OH) 3 nanopartikkel-syntese <ol><li> Oppløs 1,40 g aluminiumkloridheksahydrat i 5,822 g deionisert vann. </li><li> 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. </li><li> Når all arginin er oppløst i oppløsningen, ...

<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>

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 ...

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 &quot;burets&quot; 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.

<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

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.

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 rapport...

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

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.

Facillforberedelse av ultrafine aluminiumhydroksidpartikler med eller uten mesoporøs MCM-41 i omgivende miljøer

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

Partikler uten en boks: Brush-første Syntese av Fotonedbrytbar PEG-stjerners Polymers under omgivelsene

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

Aktivering Molekyler, Ioner, og faste partikler med Acoustic Kavitasjon

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

Syntese og Catalytic Utførelse av Gold interkalert i veggene i mesoporøs Silica

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

Lettvinte og effektiv Utarbeidelse av Tri-komponent Fluorescent Glycopolymers via RAFT-kontrollerte Polymerisering

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

Bygg og systematisk Symmetriske Studier av en serie av supra Clusters med Binary eller Ternær 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 Utarbeidelse av Internt Selv montert Lipid Partikler Stabilisert av karbonnanorør

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 Fremstilling av 4-Substituerte kinazolinderivater

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

Visualisering av Ambient massespektrometri med bruk av Schlieren Photography

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 Synthesis of Worm-lignende Miceller av synlig lys mediert dispersjonspolymeriseringen Bruke 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;) - Dienamider ved olefinering av elektron-mangelfulle alkener med allylacetat

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