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

Författarna utökar sin uppskattning till Dr Thomas J. Emge och Wei Liu från Rutgers University för deras analys och expertis inom röntgendiffraktion med liten vinkel och pulverröntgendiffraktion. Vidare erkänner författarna Hao Wang för sitt stöd med N 2 adsorptionsexperimenten.

1. Al (OH) 3 nanopartikelsyntes <ol><li> Lös upp 1,40 g aluminiumkloridhexahydrat i 5 822 g avjoniserat vatten. </li><li> Tillsätt 2,778 g L-arginin till den vattenhaltiga aluminiumkloridlösningen under magnetisk omrörning. Tillsätt L-argininen långsamt, så att den tillsatta argininen löser upp och bildar inte stora klumpar eller bitar; Dessutom reducerar ett långsamt tillägg lokala koncentrationer av alkalitet och ger betingelser för en mer kontrollerbar hydrolys. </li><li> När all arginin lös...

<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>

Framställningen av en vattenhaltig aluminiumkloridlösning medför användning av ett kristallint hexahydratsalt av aluminiumklorid. Fastän den vattenfria formen också kan användas är den inte föredragen på grund av dess signifikanta hygroskopiska egenskaper, vilket gör det svårt att arbeta med och för att styra koncentrationen av aluminium. Det är anmärkningsvärt att aluminiumkloridlösning ska användas inom flera dagar efter beredningen eftersom hydrolysen av [Al (H2O) 6 ] 3 + vatte...

Material gjorda av aluminiumhydroxid är lovande kandidater för en mängd olika industriella tillämpningar, inklusive katalys, läkemedel, vattenbehandling och kosmetika. 1 , 2 , 3 , 4 Vid förhöjda temperaturer absorberar aluminiumhydroxid en väsentlig mängd värme under sönderdelning för att ge aluminiumoxid (Al203), vilket gör det till ett användbart flamskyddsmedel. 5 De fyra kända polymorferna av aluminiumhydroxid ( dvs gibbsite, bayerite, nordstrandite och doyleite) har undersökts med hjälp av beräkningsmetoder och experimentella tekniker för att förbättra vår förståelse för bildandet och strukturerna av dessa 6 . Framställningen av nanoskala partiklar är av särskilt intresse på grund av deras potential att uppvisa kvanteffekter och egenskaper som skiljer sig från de hosR bulk motsvarigheter. Nanogibbsite-partiklar med dimensioner i storleksordningen 100 nm framställs lätt under olika betingelser 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . Att övervinna inneboende utmaningar som är förknippade med att minska partikelstorlekarna ytterligare är svåra; Därför finns endast ett fåtal fall där nanogibbsitepartiklar har dimensioner i storleksordningen 50 nm. 14 , 15 , 16 , 17 Så vitt vi vet har det inte rapporterats om nanogibbsite partiklar mindre än 50 nm. Till viss del beror detta på det faktum att nanopartiklar tenderar att agglomera på grund av elektrostatisk instabilitetOch hög sannolikhet för bildandet av vätebindningar mellan kolloidala partiklar, speciellt i polära protiska lösningsmedel. Vårt mål var att syntetisera små Al (OH) 3 nanopartiklar genom att använda uteslutande säkra ingredienser och prekursorer. I det aktuella arbetet inhiberades vattenhaltig partikelaggregation genom införlivande av en aminosyra ( dvs L-arginin) som en buffert och stabilisator. Vidare rapporteras att den guanidiniuminnehållande argininen förhindrade tillväxt av aluminiumhydroxidpartiklar och aggregering för att ge en vattenhaltig kolloidal suspension med genomsnittliga partikelstorlekar på 10-30 nm. Här föreslås att de amfotera och zwitterjoniska egenskaperna hos arginin mildrade ytladdningen av aluminiumhydroxid nanopartiklar under den milda hydrolysen för att disfavor partikeltillväxt över 30 nm. Fastän arginin inte kunde reducera partikelstorleken under 10 nm uppnåddes sådana partiklar genom att dra fördel av &quot;burets&quot; inneslutningseffektHin mesoporerna av MCM-41. Karakterisering av kompositmaterialet Al-MCM-41 avslöjade ultrafina aluminiumhydroxid nanopartiklar inom mesoporös kiseldioxid, som har en genomsnittlig porstorlek 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 vattenhaltig suspension av nanogibbsite syntetiserades genom titrering av aluminiumvattensyra [Al (H20) 6 ] 3+ med L-arginin till pH 4,6. Eftersom hydrolysen av vattenhaltiga aluminiumsalter är känd för att producera ett brett spektrum av produkter med ett brett spektrum av storleksfördelningar, kan en mängd olika toppmoderna instrument ( dvs. 27 Al / 1H NMR, FTIR, ICP-OES , TEM-EDX, XPS, XRD och BET) användes för att karakterisera syntesprodukterna och identifiering av biprodukter. Produkten, som bestod av nanopartiklar (10-30 nm), isolerades med användning av gelpermeationskromatografi (GPC) kolonnteknik. Fouriertransform infraröd (FTIR) spektroskopi och pulverröntgendiffraktion (PXRD) identifierade det renade materialet som gibbsite-polymorf av aluminiumhydroxid. Tillsatsen av oorganiska salter ( t.ex. NaCl) inducerad elektrostatisk destabilisering av suspensionen, varigenom nanopartiklarna agglomereras till yieLd Al (OH) 3 fällning med stora partikelstorlekar. Genom att använda den nya syntetiska metoden som beskrivs här, sattes Al (OH) 3 partiellt in i det högbestämda mesoporösa ramen för MCM-41, med en genomsnittlig pordimension av 2,7 nm, vilket alstrar ett aluminosilikatmaterial med både oktaedriska och tetraedriska Al (Oh / Td = 1,4). Det totala Al-innehållet, mätt med hjälp av energidispergerande röntgenspektrometri (EDX), var 11% vikt / vikt med ett Si / Al-molförhållande av 2,9. En jämförelse av bulk EDX med ytanröntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) elementanalys gav insikt i fördelningen av Al inom aluminosilikatmaterialet. Vidare observerades ett högre förhållande Si / Al på den yttre ytan (3.6) jämfört med bulk (2,9). Tillnärmning av O / Al-förhållanden antyder en högre koncentration av Al (O) 3 och Al (O) 4 grupper nära kärnan respektive den yttre ytan. Den nyutvecklade syntesen av Al-MCM-41 ger en reLivsmässigt högt Al-innehåll medan bibehållen integritet hos den beställda kiseldioxidramen och kan användas för tillämpningar där hydratiserade eller vattenfria Al203 nanopartiklar är fördelaktiga.

Nanogibbsite Syntes Nanogibbsite framställdes genom titrering av AlCl3 · 6H20 (14 vikt%) med L-arginin till ett slutligt Arg / Al-molförhållande av 2,75. Syntesen av nanogibbsitepartiklar övervakades via SEC, vilket är en allmänt använd analysteknik för partiellt hydrolyserade aluminiumkloridlösningar, som är kapabla att urskilja fem domäner som är godtyckligt betecknade som toppar 1, 2, 3, 4 och 5 <sup clas...

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 ultrafin aluminiumhydroxid nanopartikelsuspension framställdes via den kontrollerade titreringen av [Al (H20)] 3+ med L-arginin till pH 4,6 med och utan burreffektering i mesoporösa kanaler av MCM-41.

Ansiktsframställning av ultrafina aluminiumhydroxidpartiklar med eller utan mesoporös MCM-41 i omgivande miljöer

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

Partiklar utan Box: Brush-första syntes av fotodegraderbara PEG Star Polymers under normala förhållanden

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

Aktivera molekyler, joner, och fasta partiklar med Acoustic Kavitation

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

Syntes och Katalytisk Utförande av guld interkaleras i väggarna i Mesoporous 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

Facile och effektiv framställning av Tri-komponent fluorescerande Glycopolymers via RAFT styrda Polymerisation

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

Konstruktion och Systematiska Symmetrisk Studier av en serie av Supramolecular Clusters med binära eller ternära 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 Framställning av Internt Själv monterade lipidpartiklar som stabiliseras av kolnanorör

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 Framställning av 4-substituerade kinazolinderivat

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 masspektrometri med användning av schlierenfotografering

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 Syntes av maskliknande Miceller med synligt ljus medierad dispersionspolymerisation Använda 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 genom olefinering av elektron-bristande 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 ...