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.

1. توليف ملح التيتان نانو أحادية الصوديوم (nMST) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 10 مل من محلول رقم 1 وذلك بإضافة 0.58 مل من 25٪ بالوزن حل ميثوكسيد الصوديوم إلى 7.62 مل من الأيسوبروبانول تليها 1.8 مل من isopropoxide التيتانيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 10 مل من محلول رقم 2 وذلك بإضافة 0.24 مل من الماء عالى النقاء إلى 9.76 مل من الأيزوبروبانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 280 مل من الأيسوبروبانول إلى 3 الرقبة 500 مل دورق كروي، تليها 0.44 مل من تريتون X-100 (متوسط ​​ميغاواط: 625 جم / مول). تحريك الحل بشكل جيد مع شريط مغناطيسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد المزدوجة مضخة قناة حقنة لتقديم حلول رقم 1 ورقم 2 بمعدل 0.333 مل / دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حلول الحمل رقم 1 ورقم 2 إلى قسمين منفصلين الحقن 10 مل مزودة طول الأنابيب التي من شأنها أن تسمح للتسليم من الحل من ضخ حقنة إلى ما دون مستوى حل في الجولة 500 مل قارورة أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع التحريك، إضافة كافة الحلول رقم 1 ورقم 2 (10 مل لكل منهما) إلى رد فعل باستخدام ضخ حقنة المبرمجة في خطوة 1.4. </li> &lt;لى&gt; بعد إضافة كاملة، وكأب القارورة ومواصلة يقلب لمدة 24 ساعة على RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفع قبعة القارورة وتسخين خليط التفاعل إلى ~ 82 درجة مئوية (التكثيف الراجع الأيسوبروبانول) عن 45-90 دقيقة، تليها تطهير مع النيتروجين مع الحفاظ على التدفئة. كما تبخرت الأيسوبروبانول، إضافة الماء عالى النقاء بشكل متقطع لتحل محل الأيسوبروبانول تبخرت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد أكثر من الأيسوبروبانول تبخرت وحجم الماء المضاف هو ما يقرب من 50 مل، وإزالة الحرارة والسماح للخليط التفاعل لتبرد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع المنتج من خلال تصفية من خلال مرشح من النايلون ورقة 0.1 ميكرومتر، ويغسل عدة مرات بالماء لإزالة التوتر السطحي وأي الأيسوبروبانول المتبقية. لا تصفية للجفاف. بعد غسل كاملة، ونقل الطين من مرشح في زجاجة وزنه قبل أو قارورة، وتخزين باعتبارها الطين مائي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد العائد من خلال تحديد المواد الصلبة الوزن في المئة من الطين. ويمكن القيام بذلك عن طريق قياس الوزن من قسامةالطين قبل وبعد التجفيف. </li></ol> 2. الاتحاد الافريقي (III) تبادل الأيونات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل 6.50 غرام من 4.23٪ بالوزن الطين nMST إلى أنبوب الطرد المركزي 50 مل. قد تختلف هذه الكمية على أساس نسبة الوزن الفعلي من الطين nMST المنتجة في الخطوة 1.10 أعلاه، وتحديدها في الخطوة 1.11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن من 0.0659 غرام من HAuCl 4 · 3H 2 O في قارورة زجاجية 1 درهم. الهدف تي: الاتحاد الافريقي نسبة الكتلة هو 4: 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل HAuCl 4 · 3H 2 O في ~ 1 مل من الماء، ثم نقل إلى أنبوب الطرد المركزي التي تحتوي على nMST. شطف عدة مرات قنينة مع مياه إضافية لضمان كل من 3H HAuCl 4 · 2 O يتم نقلها إلى أنبوب الطرد المركزي التي تحتوي على nMST. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع تعليق مع مياه إضافية، حسب الاقتضاء، لتبرزي حجم الإجمالي إلى 11 مل. استهداف الاتحاد الافريقي (III) تركيز النهائي من حوالي 15 ملم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التفاف أنبوب الطرد المركزي في احباط للحفاظ على تعليق في الظلام، لد ثم تعثر تعليق على المشواة شاكر لمدة لا تقل عن 4 أيام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع المنتج من قبل الطرد المركزي في 3000 x ج لمدة 15 دقيقة لعزل المواد الصلبة. غسل المواد الصلبة ثلاث مرات بالماء المقطر عن طريق redispersing في الماء، وreisolate بواسطة الطرد المركزي في 3000 x ج لمدة 15 دقيقة لإزالة أي الاتحاد الافريقي unexchanged (III). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخزين المنتج النهائي سواء باعتبارها تعليق مائي من redispersing في الماء، أو كمادة صلبة رطبة عن طريق الصب قبالة مياه الغسيل النهائي والسد الأنبوب. تخزين المنتج في الظلام. </li></ol> 3. إعداد Peroxotitanate <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل 5 غرام من الطين 9.8٪ بالوزن من nMST إلى قارورة صغيرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن من 0.154 غرام من 30٪ بالوزن H 2 O 2 حل. الهدف H 2 O 2: نسبة المولي TI 0.25: 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع التحريك تعليق nMST جيدا إضافة 0.154 غرام من H 2 O 2 حل قطرة من الحكمة. على H 2 O 2 بالإضافة إلى ذلك، تعليق مبادرة الخوذ البيضاءالمواد الصلبة الشركة المصرية للاتصالات يتحول على الفور الأصفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد إضافة كاملة اثارة رد فعل عند درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع المنتج من خلال تصفية من خلال مرشح النايلون 0.1 ميكرومتر، ويغسل عدة مرات بالماء لإزالة أي H غير المتفاعل 2 O 2. لا تصفية للجفاف. بعد غسل كاملة، ونقل الطين من مرشح في زجاجة وزنه قبل أو قارورة، وتخزين باعتبارها الطين مائي. </li></ol>

<ol>
	<li>O'Regan, B., Gr&#228;tzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low-cost,+high-efficiency+solar+cell+based+on+dye-sensitized+colloidal+TiO2+films.">A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films.</a> Nature. 353, 737-740 (1991).</li><li>Frank, A. J., Kopidakis, N., van de Lagemaat, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrons+in+nanostructured+TiO2+solar+cells:+transport,+recombination+and+photovoltaic+properties.">Electrons in nanostructured TiO2 solar cells: transport, recombination and photovoltaic properties.</a> Coord. Chem. Rev. 248 (13-14), 1165-1179 (2004).</li><li>Mor, G. K., Varghese, O. K., Paulose, M., Shankar, K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+highly+ordered,+vertically+oriented+TiO2+nanotube+arrays:+fabrication,+material+properties,+and+solar+energy+applications.">A review on highly ordered, vertically oriented TiO2 nanotube arrays: fabrication, material properties, and solar energy applications.</a> Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 90 (14), 2011-2075 (2006).</li><li>Dosch, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Use of titanates in decontamination of defense waste. Report RS-8232-2/50318. , (1978).</li><li>Sylvester, P., Clearfield, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+removal+of+strontium+from+simulated+Hanford+tank+wastes+containing+complexants.">The removal of strontium from simulated Hanford tank wastes containing complexants.</a> Sep. Sci. Technol. 34 (13), 2539-2551 (1999).</li><li>Manna, B., Dasgupta, M., Ghosh, U. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalline+hydrous+titanium(IV)+oxide+(CHTO):+an+arsenic(III)+scavenger+from+natural+water.">Crystalline hydrous titanium(IV) oxide (CHTO): an arsenic(III) scavenger from natural water.</a> J. Water Supply Res. T. 53, 483-495 (2004).</li><li>Elvington, M. C., Click, D. R., Hobbs, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sorption+behavior+of+monosodium+titanate+and+amorphous+peroxotitanate+materials+under+weakly+acidic+conditions.">Sorption behavior of monosodium titanate and amorphous peroxotitanate materials under weakly acidic conditions.</a> Sep. Sci. Technol. 45 (1), 66-72 (2010).</li><li>Wataha, J. C., 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=Titanates+deliver+metal+ions+to+human+monocytes.">Titanates deliver metal ions to human monocytes.</a> J. Mater. Sci.: Mater. Med. 21 (4), 1289-1295 (2010).</li><li>Chung, W. O., 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=Peroxotitanate-+and+monosodium+metal-titanate+compounds+as+inhibitors+of+bacterial+growth.">Peroxotitanate- and monosodium metal-titanate compounds as inhibitors of bacterial growth.</a> J. Biomed. Mater. Res., Part A. 97 (3), 348-354 (2011).</li><li>Hobbs, D. T., 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=Strontium+and+actinide+separations+from+high+level+nuclear+waste+solutions+using+monosodium+titanate+1.+Simulant+testing.">Strontium and actinide separations from high level nuclear waste solutions using monosodium titanate 1. Simulant testing.</a> Sep. Sci. Technol. 40 (15), 3093-3111 (2005).</li><li>Ramirez-Salgdo, J., Djrado, E., Fabry, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+sodium+titanate+composites+by+sol-gel+method+for+use+in+gas+potentiometric+sensors.">Synthesis of sodium titanate composites by sol-gel method for use in gas potentiometric sensors.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 24 (8), 2477-2483 (2004).</li><li>Yang, 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=Study+on+composition,+structure+and+formation+process+of+nanotube+Na2Ti2O4(OH)2.">Study on composition, structure and formation process of nanotube Na2Ti2O4(OH)2.</a> Dalton Trans. 2003 (20), 3898-3901 (2003).</li><li>Chen, W., Guo, X., Zhang, S., Jin, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TEM+study+on+the+formation+mechanism+of+sodium+titanate+nanotubes.">TEM study on the formation mechanism of sodium titanate nanotubes.</a> J. Nanopart. Res. 9 (6), 1173-1180 (2007).</li><li>Meng, X., Wang, D., Liu, J., Zhang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+sodium+titanate+nanowires+from+brookite+nanocrystallites.">Preparation and characterization of sodium titanate nanowires from brookite nanocrystallites.</a> Mater. Res. Bull. 39 (14-15), 2163-2170 (2004).</li><li>Yada, M., Goto, Y., Uota, M., Torikai, T., Watari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Layered+sodium+titanate+nanofiber+and+microsphere+synthesized+from+peroxotitanic+acid+solution.">Layered sodium titanate nanofiber and microsphere synthesized from peroxotitanic acid solution.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 26 (4-5), 673-678 (2006).</li><li>Stewart, T. A., Nyman, M., deBoer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delaminated+titanate+and+peroxotitanate+photocatalysts.">Delaminated titanate and peroxotitanate photocatalysts.</a> Appl. Catal. B. 105 (1-2), 69-76 (2011).</li><li>Rejman, J., Oberle, V., Zuhorn, I. S., Hoekstra, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size-dependent+internalization+of+particles+via+the+pathways+of+clathrin-+and+caveolae-mediated+endocytosis.">Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis.</a> Biochem. J. 377 (1), 159-169 (2004).</li><li>Hobbs, D. T., Taylor-Pashow, K. M. L., Elvington, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+nanosized+metal+particles+on+a+titanate+carrier.">Formation of nanosized metal particles on a titanate carrier.</a> US patent application. , (2015).</li><li>Elvington, M. C., Tosten, M., Taylor-Pashow, K. M. L., Hobbs, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+nanosize+sodium+titanates.">Synthesis and characterization of nanosize sodium titanates.</a> J. Nanopart. Res. 14, 1114 (2012).</li><li>Duff, M. C., Hunter, D. B., Hobbs, D. T., Fink, S. D., Dai, Z., Bradley, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+strontium+and+uranium+removal+from+high-level+radioactive+waste+simulant+solutions+by+the+sorbent+monosodium+titanate.">Mechanisms of strontium and uranium removal from high-level radioactive waste simulant solutions by the sorbent monosodium titanate.</a> Environ. Sci. Technol. 38 (19), 5201-5207 (2004).</li><li>Puangpetch, T., Sreethawong, T., Chavadej, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+production+over+metal-loaded+mesoporous-assembled+SrTiO3+nanocrystal+photocatalysts:+effects+of+metal+type+and+loading.">Hydrogen production over metal-loaded mesoporous-assembled SrTiO3 nanocrystal photocatalysts: effects of metal type and loading.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 35 (13), 6531-6540 (2010).</li><li>Fan, X., 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=Facile+method+to+synthesize+mesoporous+multimetal+oxides+(ATiO3,+A+=+Sr,+Ba)+with+large+specific+surface+areas+and+crystalline+pore+walls.">Facile method to synthesize mesoporous multimetal oxides (ATiO3, A = Sr, Ba) with large specific surface areas and crystalline pore walls.</a> Chem. Mater. 22 (4), 1276-1278 (2010).</li><li>Rossmanith, R., 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=Porous+anatase+nanoparticles+with+high+specific+area+prepared+by+miniemulsion+technique.">Porous anatase nanoparticles with high specific area prepared by miniemulsion technique.</a> Chem. Mater. 20 (18), 5768-5780 (2008).</li><li>Wu, Y., Zhang, Y., Xu, J., Chen, M., Wu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+preparation+of+PS/TiO2+nanocomposite+particles+via+miniemulsion+polymerization.">One-step preparation of PS/TiO2 nanocomposite particles via miniemulsion polymerization.</a> J. Colloid Interface Sci. 343 (1), 18-24 (2010).</li><li>Jiang, C., Ichihara, M., Honmaa, I., Zhou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+particle+dispersion+on+high+rate+performance+of+nano-sized+Li4Ti5O12+anode.">Effect of particle dispersion on high rate performance of nano-sized Li4Ti5O12 anode.</a> Electrochim. Acta. 52 (23), 6470-6475 (2007).</li><li>Bouras, P., Stathatos, E., Lianos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pure+versus+metal-ion-doped+nanocrystalline+titania+for+photocatalysis.">Pure versus metal-ion-doped nanocrystalline titania for photocatalysis.</a> Appl. Catal. B. 73 (1-2), 51-59 (2007).</li><li>Bonino, R., 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=Ti-Peroxo+species+in+the+TS-1/H2O2/H2O+system.">Ti-Peroxo species in the TS-1/H2O2/H2O system.</a> J. Phys. Chem. B. 108 (11), 3573-3583 (2004).</li><li>Bordiga, S., 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=Resonance+Raman+effects+in+TS-1:+the+structure+of+Ti(IV)+species+and+reactivity+towards+H2O,+NH3+and+H2O2:+an+in+situ+study.">Resonance Raman effects in TS-1: the structure of Ti(IV) species and reactivity towards H2O, NH3 and H2O2: an in situ study.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 2003 (5), 4390-4393 (2003).</li><li>Vacque, V., Sombret, B., Huvenne, J. P., Legrand, P., Suc, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+O-O+peroxide+band+by+vibrational+spectroscopy.">Characterization of the O-O peroxide band by vibrational spectroscopy.</a> Spectrochim. Acta Part A. 53 (1), 55-66 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

وجود الماء غريبة، على سبيل المثال من الكواشف نجس، يمكن أن يغير نتيجة رد الفعل، مما يؤدي إلى جزيئات أكبر أو أكثر polydisperse. ولذلك، ينبغي توخي الحذر لضمان استخدام الكواشف الجافة. يجب أن يتم تخزين isopropoxide التيتانيوم وميثوكسيد الصوديوم في مجفف عندما لا تكون قيد الاستعمال. وينبغي أيضا أن تستخدم عالية النقاء الأيسوبروبانول لتركيب. تم العثور على درجات الحرارة للعب دورا رئيسيا في تحويل المنتج من هلام لجسيمات النموذج. صور تيم قبل وبعد التدفئة إلى 82 درجة مئوية إظهار المنتج يظهر كدولة شبه الجسيمات / شبه هلامية، قبل التدفئة، ولكن بعد تسخين المنتج يظهر الصلبة والجسيمات في الطبيعة. وبالتالي، هناك حاجة إلى انخفاض التدفئة درجة الحرارة لمدة 45-90 دقيقة لاستكمال تشكيل الجسيمات من nMST. كما لوحظ في هذه الورقة، إضافة السطحي أمر بالغ الأهمية للسيطرة على الحجم النهائي للtitana أحادية الصوديومالشركة المصرية للاتصالات. ومع ذلك، من أجل MST لتكون بمثابة مبادل أيون فعالة، يجب إزالة التوتر السطحي حتى يتسنى لجميع مواقع يمكن الوصول إليها للتفاعل التبادل الأيوني. وهكذا، فإن اختيار السطحي مناسبة يجب النظر ليس فقط في خصائص النمو الجسيمات، ولكن أيضا الخواص الكيميائية التي تسمح للتوتر السطحي ليكون إزالتها بسهولة وبشكل فعال عن طريق اقتصادية. في حالة من سلسلة تريتون X السطحي، هذه السطحي قابلة للذوبان في الماء جدا ويمكن إزالتها بشكل فعال من قبل الشطف بالماء. لالسطحي أخرى، قد تتطلب إزالة فعالة الشطف مع سائل غير مائي. وسعت تقنية الموضحة في هذا العمل مجموعة من أحجام الجسيمات من MST التي يمكن إعدادها، وصولا إلى نظام نانو. هذا وقد فتحت إمكانية جديدة لتقديم الطلبات لهذه المواد، بما في ذلك استخدامها كمنصات تسليم المعدنية العلاجية. انخفاض في حجم الجسيمات أيضا يزيد من حركية الامتصاص، مما يجعل المواد أكثركفاءة ايون المبادلات. يمكن إدخال تعديلات على شروط المستخدمة في هذه التقنية على توسيع نطاق أحجام الجسيمات المتاحة، ليس فقط للمواد النانوية الصغيرة، ولكن أيضا لإنتاج الجسيمات من الحجم الكبير إذا كان هذا هو المرغوب فيه لتطبيق معين. في حين أن هذا الأسلوب هو محدودة لتخليق المواد التي يمكن إعدادها باستخدام توليفة سول-جل، فإنه يمكن تطبيقها على مواد أخرى خارجة عن MST. لا يمكن أن يطبق فقط هذه التقنية لRT التوليفات سول-جل، مثل وصف واحد، ولكن يمكن أن يتصور أيضا تطبيق لتجميع المياه الحارة. في تركيب المياه الحارة، يمكن إضافة السطحي إلى حل السلائف يساعد في الحد من حجم مادة أولية شكلت، مما يؤدي إلى رد فعل أسرع خلال الخطوة المائية، وكذلك احتمال تكوين جسيمات أصغر من المنتج النهائي.

تستخدم titanates ثاني أكسيد التيتانيوم والفلزات القلوية على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل أصباغ في الطلاء ومنتجات العناية بالبشرة وكما photocatalysts في تحويل الطاقة والاستفادة منها. وقد ثبت 1-3 titanates الصوديوم لتكون مواد فعالة لإزالة مجموعة من الكاتيونات أكثر من مجموعة واسعة من ظروف الأس الهيدروجيني من خلال ردود الفعل تبادل الأيونات الموجبة. 4-7 بالإضافة إلى تطبيقات وصفه للتو، وقد ثبت ميكرون الحجم titanates الصوديوم وperoxotitanates الصوديوم مؤخرا أيضا بمثابة منصة تسليم المعدنية العلاجية. في هذا التطبيق، يتم تبادل الأيونات المعدنية العلاجية مثل الاتحاد الافريقي (III) والاتحاد الافريقي (I)، وحزب العمال (الثاني) لأيونات الصوديوم من تيتانات أحادية الصوديوم (MST). في المختبر اختبارات مع titanates-تبادل المعادن النبيلة تشير قمع نمو السرطان والخلايا البكتيرية عن طريق آلية غير معروفة. 8،9 تاريخيا، وقد يكون titanates الصوديومأون المنتجة باستخدام كل من سول-جل والتقنيات الاصطناعية الحرارية المائية مما أدى إلى المساحيق الناعمة مع أحجام الجسيمات التي تتراوح بين بضع مئات من ميكرون. 4،5،10،11 وفي الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن الأساليب الاصطناعية التي تنتج ثاني أكسيد التيتانيوم nanosize، metal- أكاسيد التيتانيوم مخدر، ومجموعة متنوعة من titanates المعدنية الأخرى. ومن الأمثلة الصوديوم الأنابيب النانوية أكسيد التيتانيوم (NaTONT) أو أسلاك عن طريق تفاعل ثاني أكسيد التيتانيوم في هيدروكسيد الصوديوم الزائد في درجة حرارة مرتفعة وضغط، 12-14 الصوديوم ألياف النانو تيتانات عن طريق تفاعل حمض peroxotitanic مع هيدروكسيد الصوديوم الزائد في درجة حرارة مرتفعة وضغط و 15 و الصوديوم والسيزيوم ألياف النانو التي كتبها التبطين من titanates ميكرون الحجم حمض تبادل تيتانات 16 تركيب titanates nanosize الصوديوم وperoxotitanates الصوديوم هو من مصلحة تعزيز حركية التبادل الأيوني، والتي تسيطر عادة عن طريق نشر الفيلم أو diffu intraparticleسيون. يتم التحكم في هذه الآليات إلى حد كبير من حجم الجسيمات من مبادل أيون. وبالإضافة إلى ذلك، كمنصة تسليم المعدنية العلاجية، من المتوقع أن تؤثر تأثيرا كبيرا على طبيعة التفاعل بين تيتانات-تبادل المعادن والسرطان والخلايا البكتيرية حجم الجسيمات من المواد تيتانات. على سبيل المثال، الخلايا البكتيرية، التي عادة ما تكون في حدود 0.5 - من شأنه أن 2 ميكرون، من المحتمل أن يكون التفاعلات المختلفة مع حجم الجسيمات ميكرون مقابل الجسيمات nanosized. وبالإضافة إلى ذلك، وقد ثبت أن الخلايا حقيقية النواة غير أكلة لاستيعاب جزيئات فقط بحجم أقل من 1 ميكرون. 17 وهكذا، تركيب titanates الصوديوم nanosize هو أيضا من مصلحة لتسهيل تسليم المعادن وامتصاص الخلوية من منصة تسليم تيتانات. سوف يقلل من حجم titanates الصوديوم وperoxotitanates يزيد أيضا من قدرة فعالة في فصل أيونات المعادن وتعزيز الخصائص الضوئية للمادة. 16،18 &lt;/ سوب&gt; توضح هذه الورقة بروتوكول المتقدمة لتجميع nanosize أحادية الصوديوم تيتانات (nMST) في ظل الظروف سول-جل خفيفة 19 إعداد بيروكسيد المقابلة تعديل nMST؛ جنبا إلى جنب مع رد فعل التبادل الأيوني لتحميل nMST مع الاتحاد الافريقي (III) موصوفة أيضا.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="923">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Titanium(IV) isopropoxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>377996</td>
			<td>99.999% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcholol, 99.9%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>650447</td>
			<td>HPLC grade (Chomasolv)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium methoxide in methanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>156256</td>
			<td>25 wt%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T9284</td>
			<td>BioXtra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G4022</td>
			<td>ACS reagent grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrogen peroxide (30 wt%)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>H325</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10-mL syringes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-823-16E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual channel syringe pump</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>EW-74900-10</td>
			<td>Or equivalent programmable dual channel syringe pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing 1/8 inch ID, 1/4 inch OD</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>EW-0640776</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing 1/16 inch ID, 1/8 inch OD</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>EW-0740771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.1-&#181;m Nylon filter</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>R01SP04700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labquake shaker rotisserie</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>4002110Q</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and reaction chemistry of nanosize monosodium titanate

وتصف هذه الورقة التوليف وبيروكسيد تعديل تيتانات nanosize أحادية الصوديوم (nMST)، جنبا إلى جنب مع رد فعل التبادل الأيوني لتحميل المادة مع الاتحاد الافريقي (III) الأيونات. وقد اشتق طريقة التوليف من عملية سول-جل المستخدمة لإنتاج ميكرون الحجم أحادية الصوديوم تيتانات (MST)، مع العديد من التعديلات الأساسية، بما في ذلك تغيير تركيزات كاشف، وحذف خطوة البذور الجسيمات، وإدخال السطحي غير الأيونية لتسهيل السيطرة على تشكيل الجسيمات والنمو. المواد nMST الناتجة المعارض على شكل كروي، مورفولوجيا الجسيمات مع توزيع monodisperse من أقطار الجسيمات في نطاق 100-150 نانومتر. تم العثور على مادة nMST لديك مساحة بروناور-ايميت-تيلر (BET) من 285 م 2 ز -1، التي هي أكثر من أمر من حجم أعلى من MST-ميكرون الحجم. نقطة تساوي الكهربية من nMST قياس 3.34 درجة الحموضة وحدات، وهي أقل وحدة درجة الحموضة من أن قياس لميكرون حجم MST. تانه nMST تم العثور على مادة ليكون بمثابة مبادل أيون فعال في ظل ظروف حمضية ضعيفة لإعداد الاتحاد الافريقي (III) nanotitanate -تبادل. وبالإضافة إلى ذلك، وقد تجلى تشكيل peroxotitanate المقابلة من رد فعل nMST مع بيروكسيد الهيدروجين.

ويتم تصنيع MST باستخدام طريقة سول-جل الذي tetraisopropoxytitanium (IV) (TIPT) يتم الجمع، ميثوكسيد الصوديوم والمياه وردت في الأيزوبروبانول لتشكيل جزيئات البذور من MST. وبعد ذلك نمت 4 جزيئات ميكرون الحجم عن طريق إضافة للرقابة من إضافية كميات من الكواشف. ميزة الجسيمات الناتجة عن نواة غير متبلور والمنطقة الليفية الخارجية وجود أبعاد حوالي 10 نانومتر واسعة من قبل 50 نانومتر في الطول. 20 ويبين الشكل 1A توزيع نموذجي حجم الجسيمات، التي تقاس نثر دينامية ضوء (DLS)، لميكرون الحجم MST إعدادها باستخدام المنشأة طريقة سول-جل. ينتج هذا التوليف التوزيع المتعدد الوسائط من الجسيمات، والغالبية حوالي 1 ميكرون. حققت المحاولات الأولية للحد من حجم الجسيمات من MST القضاء على خطوة البذور واستخدام أكثر من ذلك بكثير مخفف تركيزات كاشف. في رد فعل مخفف المذيب النهائية: بلغت نسبة حجم TIPT 165 مقارنة مع 5.14 في تركيب MST-ميكرون الحجم، وهو ما يمثل تخفيف كاشف من ~ 32 خلال التوليف. كما رأينا في الشكل 1B، وهذا أدى إلى التوزيع ذات النسقين مع أحجام الجسيمات تركزت في 50-100 نانومتر و 500 نانومتر بعد 24 ساعة من رد الفعل. بعد 48 ساعة، لوحظ توزيع trimodal مع ظهور جزيئات قياس 1000 نانومتر (1 ميكرون) في حجم (الشكل 1C). وتشير القياسات DLS في بعض الأحيان رد فعل أقصر التوزيع ذات النسقين من الجسيمات أحجام مماثلة لتلك التي تظهر في الشكل 1B إلا يتركز التوزيع في أحجام الجسيمات الصغيرة. وبالتالي، فإننا نستنتج أن انخفاض تركيز الكاشف وغياب الخطوة البذور يؤدي إلى جسيمات أصغر تنتج في البداية، ولكن لا يزال النمو الجسيمات الناتجة في خليط من كل من نانو وميكرون الحجم MST. على مدى العقد الماضي كان هناك عدد من الأوراق الإبلاغ عن إضافة السطحي في توليفات سول جلللسيطرة على حجم الجسيمات الناتجة في إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم nanosize وثاني أكسيد التيتانيوم مخدر المعادن وأكاسيد التيتانيوم متعددة المعدنية. 21-26 وبناء على هذه النتائج، وبدأنا سلسلة من الاختبارات لتحديد ما إذا كانت إضافة السطحي لاصطناع MST سوف تتحكم في نمو الجسيمات السماح بإنتاج وحيد من الجزيئات nanosize. وهناك عدد من السطحي غير الأيونية (العميد 52؛ Merpol A؛ تريتون سلسلة X (X-15، X-45، X-100، X-165، X-405)؛ توين 20؛ 2،4،7،9- كما تم عرض وZonyl FS300)، فضلا عن السطحي واحد انيوني (دوكوسات الصوديوم) والموجبة واحد السطحي (CTAB)؛ ميثيل-5-decyne-4،7-ديول ethoxylate. التجارب الأولية فرزهم السطحي بتركيز 0.12 الشامات السطحي لكل مول من TIPT. تم فحص المنتجات من هذه التفاعلات باستخدام DLS عن التشتت المتعدد ومتوسط ​​حجم الجسيمات. أظهر تريتون X-100 تريتون X-165، بريج 52، وZonyl FS300 توليفة جيدة من حجم الجسيمات الصغيرة (Z افي&lt;150 نانومتر) وmonodispersity، مع تريتون X-100 و تريتون X-165 تظهر أكبر مجموعة ضيقة من أحجام الجسيمات. ثم تم إجراء تجارب إضافية لدراسة مجموعة من تركيزات السطحي 0،012-1،2 الشامات السطحي لكل مول من TIPT. أسفرت تركيزات السطحي أعلى في عمليات توزيع أوسع من أحجام الجسيمات، في حين أسفرت تركيزات أقل في التوزيعات ذات النسقين مما يشير إلى أن هناك السطحي غير كافية للحد من نمو الجزيئات. تريتون X-100 على 0.12 الشامات لكل مول من TIPT ظهرت بالقرب الأمثل لتركيب الجزيئات nMST موحدة (الشكلان 2 و 3). درجة الحرارة تلعب دورا رئيسيا في تحويل المنتج من هلام لشكل جسيمات. انتقال المجهر الإلكتروني (تيم) وصور قبل وبعد التدفئة إلى 82 درجة مئوية إظهار المنتج يظهر على شكل شبه الجسيمات / تشبه شبه هلام الدولة قبل التدفئة، ولكن بعد تسخين المنتج يظهر الصلبةوالجسيمات في الطبيعة. وبالتالي، هناك حاجة إلى انخفاض التدفئة درجة الحرارة لمدة 45-90 دقيقة لاستكمال تشكيل الجسيمات من nMST. وتضمن توصيف إضافية من nMST تحديد مساحة السطح ونقطة تساوي الكهربائية (IEP). تم الحصول على قياسات المساحة السطحية من خلال تحليل الأيسوثرم امتصاص النيتروجين بروناور-ايميت-تيلر (BET). قياس مساحة السطح BET 285 م 2 ز -1 للnMST مقارنة غرام فقط 20 م 2 -1 لMST-ميكرون الحجم. مساحة العليا للnMST تتفق مع حجم الجسيمات أصغر بكثير من nMST. أجريت قياسات المحتملة زيتا على مجموعة من الظروف ودرجة الحموضة لتحديد IEP للنانو وmicrotitanates. وIEPs تحديدها على النحو التالي: nMST = 3.34؛ المعدلة بيروكسيد nMST = 2.05؛ MST = 4.46؛ MST = 3.43 المعدلة بيروكسيد. وnMST معارضها IEP أقل من MST مما يدل على جزء أكبر من المواقع السطحية المتاحة لبروتوناتيون. تومن المتوقع له نظرا للأمر من حجم المساحة السطحية العليا للnMST. تحويل nMST إلى النموذج nMST المعدلة بيروكسيد خفض IEP بأكثر من وحدة درجة الحموضة. ولوحظ اتجاه مماثل عند التحويل من MST إلى النموذج peroxo. انخفاض IEP لنتائج المعدلة بيروكسيد nMST والمواد MST-تعديل بيروكسيد المرجح من وجود عدم سد-peroxo الأنواع التي يمكن أن تكون البروتونية بسهولة وdeprotonated. نجاح تعديل سطح nMST التي كتبها H 2 O 2 ويمكن ملاحظة مباشرة من تغير لونها من الأبيض إلى الأصفر. ويرجع ذلك إلى η 2 -bound البروتونية hydroperoxo والتيتانيوم يجند إلى المعدن المسؤول نقل الفرقة امتصاص عند 385 نانومتر هذا التغيير اللون. 27،28 تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR) كما أكدت تشكيل الأنواع peroxotitanate كما يتضح من ظهور فرقة امتصاص في 883 سم -1 لperoxidالبريد تعديل nMST (الشكل 4) الذي هو غائب في المواد nMST غير المعالجة. هذه الفرقة هي قريبة جدا من منطقة 845-875 سم -1 التي يتم عرضها للOO تمتد الاهتزاز في البيروكسيد. تحليلات أشار 29 تيم والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن حجم الجسيمات ومورفولوجية واحتفظ بها بعد رد فعل بيروكسيد. لتحديد مدى الاتحاد الافريقي (III) التبادل الأيوني، -loaded عينات من الاتحاد الافريقي (III) تم استيعاب المواد الصلبة في حامض النيتريك الساخن، تليها تحليل محلول مخفف من إضافة بالحث البلازما - مطياف الانبعاث (ICP-ES) . وتتراوح أحمال الاتحاد الافريقي (ثالثا) من 71.4 ملغ الاتحاد الافريقي / ز nMST إلى 128.7 ملغ الاتحاد الافريقي / ز، مع متوسط ​​قيمة 97.3 ملغ / غ. وهذا يمثل زيادة بنسبة 33٪ خلال الاتحاد الافريقي (الثالث) تحميل على MST-ميكرون الحجم، والتي تتراوح من 58.0 ملغ الاتحاد الافريقي / ز MST إلى 88.6 ملغ / غ، مع متوسط ​​قيمة 73.3 ملغ / غ. وأظهرت لقطات تيم من nMST بعد التبادل مع الاتحاد الافريقي (III) وجود الذهب مع عدم وجود observaالتغييرات بلي في التشكل الجسيمات. ونحن نعتقد أن الاتحاد الافريقي (III) وهو مدرج في شعرية من ميكرون وnanosize MST من خلال التنسيق لذرات الأكسجين من تيتانيا كما لوحظ في دراسات سابقة مع MST تبادلها مع الأب 2+ وثالث أكسيد اليورانيوم 2 2+ 20 <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/53248/53248fig1.jpg" /> الشكل 1. MST وnMST توزيع حجم الجسيمات. (A) توزيع حجم الجسيمات من MST، (ب) توزيع حجم الجسيمات من nMST تصنيعه باستخدام أي السطحي بعد 24 ساعة، و (ج) توزيع حجم الجسيمات من nMST تصنيعه باستخدام أي السطحي بعد 48 ساعة. مستنسخة بإذن من المرجع 19. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53248/53248fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> </<html> P&gt; <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/53248/53248fig2.jpg" /> الرقم توزيع 2. حجم الجسيمات نموذجي nMST. توزيع حجم الجسيمات لتيتانات أحادية الصوديوم توليفها في وجود تريتون X-100. مستنسخة بإذن من المرجع 19. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53248/53248fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/53248/53248fig3.jpg" /> الرقم 3. حجم ومورفولوجية nMST وMST (A، B) وصور المجهر الإلكتروني النافذ من nMST؛ (C) مسح المجهر الإلكتروني صورة nMST، وصورة مجهرية (D) مسح الإلكترون من MST. مستنسخة بإذن من المرجع 19.كوم / ملفات / ftp_upload / 53248 / 53248fig3large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/53248/53248fig4.jpg" /> الشكل 4. FT-IR امتصاص أطياف nMST (أسود) وتعديل بيروكسيد nMST (الرمادي). الأطياف تأكيد تشكيل الأنواع peroxotitanate كما يتضح من ظهور فرقة امتصاص في 883 سم -1 لبيروكسيد المعدلة nMST. مستنسخة بإذن من المرجع 19. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53248/53248fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate at JoVE.com

Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate

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.

التوليف وتفاعل كيمياء Nanosize أحادية الصوديوم ملح التيتان

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the ...

synthesis-and-reaction-chemistry-of-nanosize-monosodium-titanate

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Chemical Equilibria

SCIENTISTS IN ACTION

8.5K Views.  Savannah River Consulting, L.L.C.. 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.

Video: Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate

Preparation and Use of Samarium Diiodide (SmI2) in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and Ni(II) Salts in the Samarium Barbier Reaction

Although initially considered an esoteric reagent, SmI2 has become a common tool for synthetic organic chemists. SmI2 is generated through the addition of molecular iodine to samarium metal in THF.1,2-3 It is a mild and selective single electron reductant and its versatility is a result of its ability to initiate a wide range of reductions including C-C bond-forming and cascade or sequential reactions. SmI2 can reduce a variety of functional groups including sulfoxides and sulfones, phosphine oxides, epoxides, alkyl and aryl halides, carbonyls, and conjugated double bonds.2-12 One of the fascinating features of SmI-2-mediated reactions is the ability to manipulate the outcome of reactions through the selective use of cosolvents or additives. In most instances, additives are essential in controlling the rate of reduction and the chemo- or stereoselectivity of reactions.13-14 Additives commonly utilized to fine tune the reactivity of SmI2 can be classified into three major groups: (1) Lewis bases (HMPA, other electron-donor ligands, chelating ethers, etc.), (2) proton sources (alcohols, water etc.), and (3) inorganic additives (Ni(acac)2, FeCl3, etc).3
Understanding the mechanism of SmI2 reactions and the role of the additives enables utilization of the full potential of the reagent in organic synthesis. The Sm-Barbier reaction is chosen to illustrate the synthetic importance and mechanistic role of two common additives: HMPA and Ni(II) in this reaction. The Sm-Barbier reaction is similar to the traditional Grignard reaction with the only difference being that the alkyl halide, carbonyl, and Sm reductant are mixed simultaneously in one pot.1,15 Examples of Sm-mediated Barbier reactions with a range of coupling partners have been reported,1,3,7,10,12 and have been utilized in key steps of the synthesis of large natural products.16,17 Previous studies on the effect of additives on SmI2 reactions have shown that HMPA enhances the reduction potential of SmI2 by coordinating to the samarium metal center, producing a more powerful,13-14,18 sterically encumbered reductant19-21 and in some cases playing an integral role in post electron-transfer steps facilitating subsequent bond-forming events.22 In the Sm-Barbier reaction, HMPA has been shown to additionally activate the alkyl halide by forming a complex in a pre-equilibrium step.23
Ni(II) salts are a catalytic additive used frequently in Sm-mediated transformations.24-27 Though critical for success, the mechanistic role of Ni(II) was not known in these reactions. Recently it has been shown that SmI2 reduces Ni(II) to Ni(0), and the reaction is then carried out through organometallic Ni(0) chemistry.28
These mechanistic studies highlight that although the same Barbier product is obtained, the use of different additives in the SmI2 reaction drastically alters the mechanistic pathway of the reaction. The protocol for running these SmI2-initiated reactions is described.

Preparation and Use of Samarium Diiodide SmI2 in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and NiII Salts in the Samarium Barbier Reaction

A straightforward procedure for the preparation of samarium diiodide (SmI2) in THF is described. The role of two main additives namely hexamethylphosphoramide (HMPA) and Ni(acac)2 in Sm mediated reactions is demonstrated in the Sm-Barbier reaction.

إعداد واستخدام ثنائي يوديد السمريوم (SMI<sub&gt; 2</sub&gt;) في التركيب العضوي: دور الميكنة من أملاح النيكل وHMPA (II) في رد فعل باربييه السمريوم

Although initially considered an esoteric reagent, SmI2 has become a common tool for synthetic organic chemists. SmI2 is generated through the addition of ...

Amide Coupling Reaction for the Synthesis of Bispyridine-based Ligands and Their Complexation to Platinum as Dinuclear Anticancer Agents

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. Isonicotinic acid, or its derivatives, are coupled to variable length diaminoalkane chains under an inert atmosphere in anhydrous DMF or DMSO with the use of a weak base, triethylamine, and a coupling agent, 1-propylphosphonic anhydride. The products precipitate from solution upon formation or can be precipitated by the addition of water. If desired, the ligands can be further purified by recrystallization from hot water. Dinuclear platinum complex synthesis using the bispyridine ligands is done in hot water using transplatin. The most informative of the chemical characterization techniques to determine the structure and gross purity of both the bispyridine ligands and the final platinum complexes is 1H NMR with particular analysis of the aromatic region of the spectra (7-9 ppm). The platinum complexes have potential application as anticancer agents and the synthesis method can be modified to produce trinuclear and other multinuclear complexes with different hydrogen bonding functionality in the bridging ligand.

This protocol describes the use of amide coupling reactions of isonicotinic acid and diaminoalkanes to form bridging ligands suitable for use in the synthesis of multinuclear platinum complexes, which combine aspects of the anticancer drugs BBR3464 and picoplatin.

أميد اقتران رد فعل لتخليق يغاندس مقرها Bispyridine وComplexation لالبلاتين وكلاء المضادة للسرطان Dinuclear

Amide coupling reactions can be used to synthesize bispyridine-based ligands for use as bridging linkers in multinuclear platinum anticancer drugs. ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

أطر توليف وتوصيف بين functionalized المعدنية العضوية

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form catalytically active N-Heterocyclic Carbenes (NHCs). Here we have used ILs as precatalysts in the addition of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes to chalcones to form 1,6-ketoesters, incorporating an anti-diphenyl moiety in a highly stereoselective fashion. The reaction has a broad substrate scope and several functional groups and heteroaromatics can be integrated into the ketoester backbone in generally good yields with maintained stereoselectivity. The reaction protocol is robust and scalable. The starting materials are inexpensive and the products can be obtained after simple filtration, avoiding solvent-demanding chromatography. Furthermore, the IL can be recycled up to 5 times without any loss of reactivity. Moreover, the 1,6-ketoester end product is a potent gelator in several hydrocarbon based solvents. The method enables rapid access to and evaluation of a new class of low molecular weight gelators (LMWGs) from recyclable and inexpensive starting materials.

Ionic liquids (ILs) mediate fast, simple and cheap access to 1,6-ketoesters in high diastereoselectivities and good yields. The reaction protocol is robust and the 1,6-ketoesters can be obtained in gram scale after a simple filtration protocol. Moreover, the 1,6-ketoesters are potent gelators in hydrocarbon solvents.

توليف فراغي للغاية من 1،6-Ketoesters وساطة من قبل أيوني السوائل: رد فعل ثلاثي مكون تمكين الوصول السريع إلى فئة جديدة من الاسعار المنخفضة الوزن الجزيئي Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline elastomers (LCEs) with facile control over network structure and programming of an aligned monodomain. Tailored LCE networks were synthesized using routine mixing of commercially available starting materials and pouring monomer solutions into molds to cure. An initial polydomain LCE network is formed via a self-limiting thiol-acrylate Michael-addition reaction. Strain-to-failure and glass transition behavior were investigated as a function of crosslinking monomer, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) (PETMP). An example non-stoichiometric system of 15 mol% PETMP thiol groups and an excess of 15 mol% acrylate groups was used to demonstrate the robust nature of the material. The LCE formed an aligned and transparent monodomain when stretched, with a maximum failure strain over 600%. Stretched LCE samples were able to demonstrate both stress-driven thermal actuation when held under a constant bias stress or the shape-memory effect when stretched and unloaded. A permanently programmed monodomain was achieved via a second-stage photopolymerization reaction of the excess acrylate groups when the sample was in the stretched state. LCE samples were photo-cured and programmed at 100%, 200%, 300%, and 400% strain, with all samples demonstrating over 90% shape fixity when unloaded. The magnitude of total stress-free actuation increased from 35% to 115% with increased programming strain. Overall, the two-stage TAMAP methodology is presented as a powerful tool to prepare main-chain LCE systems and explore structure-property-performance relationships in these fascinating stimuli-sensitive materials.

A novel methodology is presented to synthesize and program main-chain liquid-crystalline elastomers using commercially available starting monomers. A wide range of thermomechanical properties was tailored by adjusting the amount of crosslinker, while the actuation performance was dependent on the amount of applied strain during programming.

توليف للبرمجة الرئيسية سلسلة اللدائن السائل البلوري باستخدام مرحلتين ثيول-اكريليت رد الفعل

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

توليف وتوصيف المواد الغروية Supramolecular

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the development of antibody drug conjugates (ADCs) and nanomedicine, fluorescent microscopy and systems chemistry. For many of these applications, specificity of the bioconjugation method used is of prime concern. The Michael addition of maleimides with cysteine(s) on the target proteins is highly selective and proceeds rapidly under mild conditions, making it one of the most popular methods for protein bioconjugation.
We demonstrate here the modification of the only surface-accessible cysteine residue on yeast cytochrome c with a ruthenium(II) bisterpyridine maleimide. The protein bioconjugation is verified by gel electrophoresis and purified by aqueous-based fast protein liquid chromatography in 27% yield of isolated protein material. Structural characterization with MALDI-TOF MS and UV-Vis is then used to verify that the bioconjugation is successful. The protocol shown here is easily applicable to other cysteine - maleimide coupling of proteins to other proteins, dyes, drugs or polymers.

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

This protocol details the important steps required for the bioconjugation of a cysteine containing protein to a maleimide, including reagent purification, reaction conditions, bioconjugate purification and bioconjugate characterization.

تخليق البروتين Bioconjugates<em&gt; عبر</em&gt; سيستين-maleimide الكيمياء

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

الفوقي نمو Perovskite سترونتيوم تيتانات على الجرمانيوم عن طريق ترسب طبقة الذري

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and cost savings through the &#34;scaling out&#34; strategy as opposed to the traditional &#34;scaling up&#34;. Herein, we report the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid in both batch and flow modes. To effectively transfer the reaction from batch to flow mode, it is essential to first conduct the reaction in batch. As a consequence, the reaction of diphenyldiazomethane was first studied in batch as a function of temperature, reaction time, and concentration to obtain kinetic information and process parameters. The glass flow reactor set-up is described and combines two types of reaction modules with &#34;mixing&#34; and &#34;linear&#34; microstructures. Finally, the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid was successfully conducted in the flow reactor, with up to 95% conversion of the diphenyldiazomethane in 11 min. This proof of concept reaction aims to provide insight for scientists to consider flow technology&#39;s competitiveness, sustainability, and versatility in their research.

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Flow chemistry carries environmental and economic advantages by leveraging superior mixing, heat transfer and cost benefits. Herein, we provide a blueprint to transfer chemical processes from batch to flow mode. The reaction of diphenyldiazomethane (DDM) with p-nitrobenzoic acid, conducted in batch and flow, was chosen for proof of concept.

كيمياء تدفق مستمر: رد فعل ديفينيلديازوميثاني مع حمض-نيتروبينزويك ف

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have been thought of as a type of molecular information storage. Mass spectrometry analysis has been considered the method of choice for sequencing peptoids. Peptoids can be synthesized via solid phase chemistry using a repeating two-step reaction cycle. Here we present a method to manually synthesize oligo-peptoids and to analyze the sequence of the peptoids using tandem mass spectrometry (MS/MS) techniques. The sample peptoid is a nonamer consisting of alternating N-(2-methyloxyethyl)glycine (Nme) and N-(2-phenylethyl)glycine (Npe), as well as an N-(2-aminoethyl)glycine (Nae) at the N-terminus. The sequence formula of the peptoid is Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, where Ac is the acetyl group. The synthesis takes place in a commercially available solid-phase reaction vessel. The rink amide resin is used as the solid support to yield the peptoid with an amide group at the C-terminus. The resulting peptoid product is subjected to sequence analysis using a triple-quadrupole mass spectrometer coupled to an electrospray ionization source. The MS/MS measurement produces a spectrum of fragment ions resulting from the dissociation of charged peptoid. The fragment ions are sorted out based on the values of their mass-to-charge ratio (m/z). The m/z values of the fragment ions are compared against the nominal masses of theoretically predicted fragment ions, according to the scheme of peptoid fragmentation. The analysis generates a fragmentation pattern of the charged peptoid. The fragmentation pattern is correlated to the monomer sequence of the neutral peptoid. In this regard, MS analysis reads out the sequence information of the peptoids.

A protocol is described for the manual synthesis of oligo-peptoids followed by sequence analysis by mass spectrometry.

توليف وتحليل الطيف الكتلي اليغو-بيبتويدس

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...