Síntese e Reacção Química de nanosize monossódico Titanate
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
Este documento descreve a síntese e modificação de peróxido-titanato nanosize monossódico (nMST), juntamente com uma reacção de permuta de iões para carregar o material com iões Au (III). O método de síntese foi derivado a partir de um processo sol-gel utilizado para a produção de tamanho de micron monossódico titanato (MST), com várias modificações importantes, incluindo alterar as concentrações de reagentes, omitindo um passo partícula semente, e a introdução de um agente tensioactivo não iónico para facilitar o controlo de a formação de partículas e de crescimento. O material resultante nMST apresenta a morfologia das partículas de forma esférica com uma distribuição monodispersa de diâmetros de partículas no intervalo de 100 a 150 nm. O material nMST foi encontrada para ter uma área de superfície de Brunauer-Emmett-Teller (BET) de 285 m 2 g -1, o que é mais do que uma ordem de magnitude maior do que a MST de tamanho de micron. O ponto isoeléctrico da nMST medido 3,34 unidades de pH, o que é uma unidade de pH mais baixo do que o medido para a mícron de tamanho MST. Tele nMST material foi encontrado para servir como um permutador de iões eficaz sob condições fracamente ácidas para a preparação de uma Au (III) nanotitanato -Exchange. Além disso, a formação do correspondente peroxotitanate foi demonstrada por meio de reacção do nMST com peróxido de hidrogénio.
Introduction
Dióxido de titânio e titanatos de metais alcalinos são amplamente utilizadas numa variedade de aplicações, tais como pigmentos em tinta e produtos de cuidados da pele e como fotocatalisadores de conversão de energia e a utilização. 1-3 titanatos de sódio têm mostrado ser eficazes para remover materiais uma gama de catiões sobre uma vasta gama de condições de pH, devido a reacções de permuta catiónica. 07/04
Para além das aplicações descritas acima, foram recentemente mostrado mícron de tamanho e os titanatos de sódio peroxotitanates de sódio para também servir como uma plataforma de entrega de metal terapêutico. Nesta aplicação, os iões metálicos terapêuticos, tais como Au (III), Au (I) e Pt (II) são trocados por iões de sódio de titanato de monossódio (MST). Testes in vitro com os titanatos permutados com metal nobre indicam supressão de o crescimento de cancro e as células bacterianas por um mecanismo desconhecido. 8,9
Historicamente, titanatos de sódio têm seren produzidos utilizando ambos de sol-gel e as técnicas de síntese hidrotermal resultando em pós finos com tamanhos de partícula que vão desde algumas centenas de microns para. 4,5,10,11 Mais recentemente, métodos sintéticos têm sido relatado que produziu nanosize dióxido de titânio, por metal óxidos de titânio dopado, e uma variedade de outros titanatos de metais. Exemplos incluem os nanotubos de sódio de óxido de titânio (ou nanofios NaTONT) por reacção de dióxido de titânio em excesso de hidróxido de sódio, à temperatura e pressão elevadas, de titanato de nanofibras 12-14 de sódio por reacção de ácido peroxotitanic com hidróxido de sódio em excesso, à temperatura e pressão elevadas, de 15 e de sódio e césio titanato de nanofibras por delaminação de titanatos micronizadas permutado com ácido. 16
A síntese de titanatos de sódio e nanosize peroxotitanates de sódio é de interesse para melhorar a cinética de troca de iões, que são normalmente controladas por difusão ou filme diffu intrapartículaSion. Estes mecanismos são largamente controlada pelo tamanho de partícula do permutador de iões. Além disso, como plataforma de administração de metal terapêutica, o tamanho de partícula do material de titanato seria de esperar que afectem significativamente a natureza da interacção entre o titanato permutado com metal e o cancro e as células bacterianas. Por exemplo, células bacterianas, que são tipicamente da ordem de 0,5-2 uM, teria provavelmente diferentes interacções com partículas de tamanho de micron em comparação com partículas nanométricas. Além disso, as células eucarióticas não fagocíticas foram mostrados para internalizar Somente as partículas com um tamanho inferior a 1 micron. 17 Assim, a síntese de titanatos de sódio de tamanho nanométrico é também de interesse para facilitar a entrega de metal e a incorporação celular da plataforma de entrega de titanato. A redução do tamanho de titanatos de sódio e peroxotitanates também irá aumentar a capacidade eficaz em separações de iões metálicos e melhorar as propriedades fotoquímicas do material. 16,18 </ sup> Este documento descreve um protocolo desenvolvido para sintetizar nanosize monossódico titanato (nMST) em condições de sol-gel suaves 19 A preparação do peróxido correspondente modificado nMST.; juntamente com uma reacção de permuta de iões para carregar o nMST com Au (III) também são descritas.
Protocol
Representative Results
Discussion
A presença de água estranha, por exemplo, a partir de reagentes impuros, podem alterar o resultado da reacção, levando a partículas maiores ou mais polidispersos. Portanto, devem ser tomados cuidados para assegurar reagentes secos são usados. O isopropóxido de titânio e metóxido de sódio deve ser armazenado num exsicador quando não estiver em uso. Alta pureza isopropanol também deve ser utilizado para a síntese.
A temperatura foi encontrada a desempenhar um papel-chave na conver…
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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