ナノサイズ一ナトリウムチタン酸の合成と反応化学
Summary
The surfactant mediated sol-gel synthesis of nanosized monosodium titanate is described, along with preparation of the corresponding peroxide modified material. An ion-exchange reaction with Au(III) is also presented.
Abstract
本論文では、Au（III）イオンを有する材料をロードするためにイオン交換反応とともに、合成とナノサイズのモノナトリウム、チタン酸の過酸化修飾（nMST）について説明します。合成法は、粒子種ステップを省略し、試薬濃度を変化させることを含むいくつかの主要な修飾で、ミクロンサイズのモノナトリウムチタネート（MST）を生成するために使用されるゾル – ゲルプロセスから誘導される、との制御を容易にするために、非イオン性界面活性剤を導入しました。粒子形成と成長。得nMST材料は、100〜150 nmの範囲の粒径の単分散分布を有する球状の粒子形態を示します。 nMST材料はミクロンサイズMSTよりも高い桁以上で285 m 2とgで-1のブルナウアー-エメット-テラー（BET）表面積を有することが見出されました。 nMSTの等電点は、ミクロンサイズMSTについて測定よりも低いpH単位で3.34のpH単位を測定しました。 T彼は材料が金（III）-exchangeのナノチタンの製造のための弱酸性条件下での効果的なイオン交換体として機能することがわかったnMST。また、対応するperoxotitanateの形成は、過酸化水素とnMSTの反応によって実証されました。
Introduction
二酸化チタンとアルカリ金属チタン酸塩は、広くそのような塗料やスキンケア製品における顔料として、エネルギー変換および利用における光触媒として様々な用途に使用されている。1-3ナトリウムチタネートは、陽イオンの範囲を除去するのに有効な材料であることが示されています陽イオン交換反応によってpH条件の広い範囲にわたって4-7
今述べた用途に加えて、ミクロンサイズのナトリウム、チタン酸ナトリウムperoxotitanates最近、治療金属配信プラットフォームとして機能することが示されています。このアプリケーションでは、例えばAu（III）などの治療用金属イオンは、金（I）、およびPt（II）は、一ナトリウムチタネート（MST）のナトリウムイオンと交換される。貴金属交換チタン酸塩を用いたin vitro試験での抑制を示します未知のメカニズムによる癌および細菌細胞の増殖。8,9
歴史的には、ナトリウムチタネートがあることしていますENは、ゾル-ゲル及び少数から数百ミクロンの範囲の粒子サイズを有する微粉末が得られ、水熱合成技術の両方を使用して製造。4,5,10,11より最近では、合成方法は、ナノサイズの二酸化チタンを生じたことが報告されている、金属-ドープ酸化チタン、および他の金属チタン酸塩の様々な。例としては、ナトリウム、酸化チタンナノチューブ（NaTONT）またはナノワイヤ高温高圧で過剰の水酸化ナトリウム中の二酸化チタンの反応によって、高められた温度および圧力、15ナトリウムで過剰の水酸化ナトリウムを有するペルオキソチタン酸の反応により12-14チタン酸ナトリウムナノファイバーを含みます酸交換ミクロンサイズのチタン酸塩の層間剥離することによりナノファイバーチタン酸セシウム。16
ナノサイズのナトリウム、チタン酸ナトリウムperoxotitanatesの合成は、典型的には、フィルムの拡散または粒子内diffuによって制御され、イオン交換速度を高めるために重要ですシオン。これらのメカニズムは、主にイオン交換体の粒径によって制御されます。また、治療用金属配信プラットフォームとして、チタン材の粒径が大きく、金属交換チタン酸癌と細菌細胞との間の相互作用の性質に影響を与えると予想されます。例えば、0.5のオーダーで、典型的には、細菌細胞、 – 2μmでは、ナノサイズ粒子対ミクロンサイズの粒子と異なる相互作用を可能性を有するであろう。また、非食真核細胞は、1ミクロン未満のサイズの粒子を内部にのみ示されている。17このように、ナノサイズのナトリウムチタン酸塩の合成は、チタン酸配信プラットフォームからの金属の送達および細胞取り込みを容易にするために、関心もあります。ナトリウムチタネート及びperoxotitanatesのサイズを小さくすると、金属イオンの分離において有効容量を増加させ、材料の光化学的特性を強化する。16,18 </ SUP>本稿では、軽度のゾル-ゲル条件下でナノサイズのモノナトリウム、チタン酸（nMST）を合成するために開発したプロトコルを記述し19 nMST修正、対応する過酸化物の製造を。金とnMST（III）をロードするためのイオン交換反応と一緒にも記載されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
余分な水の存在は、不純な試薬から、例えば、より大きなまたはより多分散の粒子をもたらす、反応の結果を変えることができます。そのため、注意が乾燥反応物が使用されているように注意しなければなりません。チタンイソプロポキシドおよびナトリウムメトキシドは、使用しないときはデシケーター中に保存しなければなりません。高純度イソプロパノールも合成のために使用される?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the Laboratory Directed Research and Development program at the Savannah River National Laboratory (SRNL) for funding. We thank Dr. Fernando Fondeur for collection and interpretation of the FT-IR spectra and Dr. John Seaman of the Savannah River Ecology Laboratory for the use of the DLS instrument for particle size measurements. We also thank the Dr. Daniel Chan of the University of Washington and the National Institute of Health (Grant #1R01DE021373-01), for funding experiments investigating the ion exchange reactions with Au(III). The Savannah River National Laboratory is operated by Savannah River Nuclear Solutions, LLC for the Department of Energy under contract DE-AC09-08SR22470.
Materials
| Titanium(IV) isopropoxide | Sigma Aldrich | 377996 | 99.999% trace metals basis |
| Isopropyl alcholol, 99.9% | Sigma Aldrich | 650447 | HPLC grade (Chomasolv) |
| Sodium methoxide in methanol | Sigma Aldrich | 156256 | 25 wt% |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | T9284 | BioXtra |
| hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate | Sigma Aldrich | G4022 | ACS reagent grade |
| hydrogen peroxide (30 wt%) | Fisher | H325 | Certified ACS |
| 10-mL syringes | Fisher | 14-823-16E | |
| Dual channel syringe pump | Cole Parmer | EW-74900-10 | Or equivalent programmable dual channel syringe pump |
| Tygon tubing 1/8 inch ID, 1/4 inch OD | Cole Parmer | EW-0640776 | |
| Tygon tubing 1/16 inch ID, 1/8 inch OD | Cole Parmer | EW-0740771 | |
| 0.1-µm Nylon filter | Fisher | R01SP04700 | |
| Labquake shaker rotisserie | Thermo Scientific | 4002110Q |
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