以增强电子导电性能的合成与表征Fe掺杂碳纳米管硅铝的

术语纳米管（NT）普遍使用的碳纳米管^1，目前最深入研究的化学物之一相关联。少的已知的是，硅铝酸盐营养素也可合成^2,3中，除了存在于自然界（主要在火山土）的事实。伊毛缟石（IMO）是水合硅铝酸盐与式_{（OH）3 的} Al ₂ O ₃的SiOH ^4,5，外表面和非上发生的单壁NT与Al（OH）的Al和Al-O-Al系基在内层⁶相互作用的硅醇基（SiOH基）。关于几何形状，长度从几纳米变化到数百nm ^3,5,7。内径为1.0纳米⁵恒定，而外径是〜天然国际海事组织2.0纳米，在100℃原料合成的样品增加至2.5-2.7纳米。在25℃下合成产生具有接近于天然国际海事组织代替⁸外径营养素。最近，已经显示，与二营养素fferent外部直径也可通过改变合成⁹中使用的酸制得。在干粉，IMO营养素聚集在近六边形包装（ 图1）包。营养素的这种阵列产生至三种孔^10,11和相关的表面^12。除了适当的内部管的孔（直径1.0纳米），小乙毛孔（0.3-0.4纳米宽）安装包中的三个对齐营养素之间发生，最后，更大的C语言的毛孔发生的束之间缝孔（ 图1 ）。两者的化学组成，孔隙尺寸影响的材料的吸附性能。一孔的表面是非常亲水性的，因为它们是与SiOH基衬，并且能够与蒸汽和气体像H ₂ O，NH ₃和CO ¹²相互作用。由于它们体积小，B毛孔都难以进入，甚至像水^10,11小分子，但在C ++毛孔可以像酚较大的分子相互作用<s达> 6和1,3,5-三乙^12。阿马拉等人最近表明在密密麻麻束组织营养素的那hexagonalization与（伊毛缟石类似物）aluminogermate营养素¹³发生。这种现象，虽然至今没有与铝NT的观察，可能会影响到乙毛孔的可访问性为好。

国际海事组织相关化学兴趣最近增加，部分原因是由于改变两者的内和营养素的外表面的所述组合物的可能性。羟基的过多的存在使得国际海事组织热降解非常敏感，因为脱羟基300℃以上^6,14-16发生与随之而来的NT的崩溃。

的内表面可以通过几种方法，其中包括的Si原子的取代与Ge原子^17，这会导致单链或双壁¹⁸营养素与式_（OH）3的Al ₂的形成可以修改</suB> O ₃的Si _1-X个_X OH ^19。的有机官能后合成接枝导致形成营养素的与式_{（OH）3 的} Al ₂ O ₃的SiO-R，其中R是有机基团^20。通过一锅合成中含有一个有机基团直接连接到硅原子，形成混合营养素形式的Si的前体，与式_{（OH）3 的} Al ₂ O ₃的Si-R（R = -CH _3，的存在下- （CH _2）3 -NH _{^2）21,22。}

外表面的修饰是对伊毛缟石/聚合物复合材料²³的制造极为兴趣并涉及任一静电相互作用或共价键合。前一种方法是基于营养素的外表面和适当抗衡离子（ 例如，十八烷基^）24,25之间的电荷匹配;后一方法意味着预形成的反应IMO营养素和有机硅烷（例如 3氨基丙基硅烷^）26。

在水，国际海事组织和离子之间的静电相互作用由于以下平衡²⁷是可能

的Al（OH）的Al + H ⁺ =的Al（OH _^2）+人，（1）

的SiOH =氧化硅^– + H ^+（2）

导致已在阴离子/阳离子保留从污染水^28-32测试电荷的表面。

本工作的担忧尚未的外表面的另一变形（ 即，的（八面体的同构取代）的Al ³⁺为Fe ^3+，以下简称为铝³⁺ / Fe的³⁺ IS）。这种现象在矿产的确常见，而很少有人知道关于Al ³⁺ / Fe的³⁺国际海事组织营养素。

关于兴奋剂，第一个问题是铁t时总量帽子可以用营养素不会造成严重的结构性株主办。对Fe掺杂海事组织开创性实验工作表明，营养素不以铁的质量分数高于^1.4％，33形成。连续的理论计算表明，铁既可以同构代替铝或创建“有缺陷的部位^”34。这样的缺陷 （ 即，铁氧-氢氧化物簇）理应从4.7电子伏特降低IMO的带隙（电绝缘体^）34,35至2.0-1.4电子伏特^34。因此，我们最近发现的Fe ³⁺的存在赋予固体与新的化学和固态性能，降低IMO的带隙（E _G = 4.9电子伏特）至2.4-2.8伏特^36。

对Fe-铝掺杂锗营养素，同构符合IMO最近的一份报告，表明实际的Al ³⁺ / Fe的³⁺ IS被限定为1.0％的Fe的质量分数，由于铁氧-氢氧化物的形成由于铁的自然趋势颗粒不可避免地出现在较高的Fe含量形成聚集体^37。类似的结果用Fe掺杂国际海事组织营养素^33,36,38-40获得。

从科学的角度，铁和以Fe掺杂的国际海事组织其可能反应性和吸附性能的状态的判定是需要几个表征技术的一个重要问题。

在这项工作中，我们报道Fe掺杂IMO的合成与表征。两个样品与通过直接合成（铁的x IMO）或合成后加载（铁基-L- IMO）1.4％的Fe的质量分数合成;通过直接合成，以避免簇的形成，并且获得在其中发生大部分的Al ³⁺ / Fe的³⁺的材料，得到具有较低的铁含量（对应于0.70％的质量分数）的第三样品。在这种情况下，营养素的形成与化学式_（OH）3 </sub>铝_{1.975 0.025}的Fe O ₃的SiOH的预期。三Fe掺杂的形态和结构特性IMO是IMO相比，那些适当的。此外，有关的Fe（OH）的Al基团通过测量ζ电位和对偶氮染料的（膨松）阴离子酸性橙7（NaAO7），偶氮染料的模型分子的相互作用的研究中水的表面特性，这两者都是废水和地下水⁴¹的污染物一类重要的AO7 _^–结构和分子尺寸示于图2a中 ，用UV-Vis光谱沿（ 图2b）一个0.67毫米水溶液（天然pH值= 6.8） 。由于其分子尺寸^42， AO7 ^–物种应主要与营养素的外表面相互作用，从而限制寄生相互作用可能从扩散导出国际海事组织内孔之内，所以它可以被用来作为外表面的探针分子。