Name: deposition of porous sorbents on fabric supports
Uploaded: 2018-06-12T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports at JoVE.com

מחקר זה מומן על ידי הסוכנות צמצום האיום ההגנה (DTRA BA08PRO015) ו- Office של חיל הים מחקר אמריקאי דרך קרנות הבסיס במעבדת המחקר של הצי. הדיעות כאן הם אלה של המחברים, אינם מייצגים אלה של הצי האמריקאי, מחלקת ההגנה של ארצות הברית או ממשלת ארה ב.

1. מיקרוגל חניכה
<ol><li>להכין את הפתרון חניכה על ידי ערבוב 10 מ"ל של. אמוניה מימית (28-30%) עם 184 מ ל אלכוהול איזופרופיל בתוך זכוכית באמצעות פס מגנטי stir ב 150 סל ד. להוסיף הפתרון של אמוניה מימית56 מ של tetraethyl orthosilicate (TEOS). זהירות: אמוניה מימית היא פתרון אלקלית אשר מהווה גירוי וצריבה מפגעים במגע עם העיניים ועל העור, כמו גם רעילות על שאיפה או בליעה. התראה: Tetraethyl orthosilicate הוא דליק, רעיל.</li>
	<li>ליזום את הדגימה, להטביע המצע בד מלא בתערובת הפנסיון ולהסיר כדי כוס, צלחת בטוח במיקרוגל. הערה: הבד המשמש כאן היה קל משקל, מכותנה המתקבל משווק המומחיות בדים ואריגים. התהליך המתואר הוא מתאים למגוון רחב של בדים עם המגבלה שעליהם זמין הידרוקסיל או אמין קבוצות5. גודל המנה אינה חשובה בתנאי הבד יכול לשכב על הגב בתוך זה.<ol>
<li>מיקרוגל המדגם מרקמית רוויה באמצעות 1,200 W עבור 30 s. התראה: בד מדגם התבשיל יהיה חם בעקבות הטיפול. מיקרוגל דגימות עם אוורור מספיק ולהימנע שאיפת אדים וכתוצאה מכך.</li>
		<li>חזור על טיפול השריית ומיקרוגל עבור סכום כולל של שלושה מחזורים. הערה: הפנסיון התערובת הופך מעוננים במהירות כפי משקעים מתרחשת. להשתמש מיד.</li>
		<li>יבש בד שטופלו ב 100 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות בתנור ייבוש. ברגע יבש, ניתן לאחסן את הבד בתנאי הסביבה. הערה: תנור המשמש כאן היה תנור הכבידה, אך כל תנור בגודל מתאים מתאים לייבוש החומרים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. הכנה של סול לציפוי מח ש
<ol><li>כדי להכין את סול, לערבב 1.9 גרם Pluronic P123, 0.5 g של mesitylene ו- 2.12 גר' 1, 2-bis (trimethyoxysilyl) אתאן (BTE) בבקבוקון פלסטיק בטמפרטורת החדר15,16,17,18,20 ,21. התראה: 1, 2-Bis (trimethyoxysilyl) אתאן הוא דליק, רעיל. להימנע במגע עם העור אינהלציה. Mesitylene הוא דליק, רעיל. להימנע במגע עם העור אינהלציה.<ol>
<li>הוסף 2.0 g של מתנול ובר מערבבים מגנטי. לאטום את המיכל ומערבבים במהירות של 150 סל ד. התראה: מתנול הוא דליק ולא רעיל, עשוי להציג את הסכנות הבריאותיות אחרים. להימנע במגע עם העור אינהלציה. הערה: וריאציות של העדות, אתנול עשוי לשמש במקום מתנול של פרוטוקול זה. פרטים נוספים מסופק בדיון.</li>
		<li>כאשר הפתרון מנוער מופיעה הומוגנית, להוסיף 6.07 g של 0.1 M עב ס3 dropwise. התראה: חומצה חנקתית שמשחית והוא יכול לגרום לגירוי העור, העיניים, מערכת הנשימה. להימנע במגע עם העור אינהלציה.</li>
		<li>ממשיכים לערבב את התערובת במשך 6 שעות. הערה: התערובת יציב בין לילה בשלב זה, אבל רק בהיעדר אידוי. אם מתנול מתאדה במהלך האחסון, שינויים סול-הג'ל תתרחש.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. טובלים ציפוי בד
<ol><li>טבלו את הבד הפנסיון מטופלים סול מוכן בשיעור של 150 מ מ/דקה. הערה: המחירים מהיר של עד 270 מ מ/דקה ניתן להשתמש ללא השפעה שלילית על החומרים וכתוצאה מכך. כאן, כל ציוד להשגת מטבל וקצבי תיקו בין 150 ל- 270 מ מ/דקה מתאימה.<ol>
<li>להעביר את הדגימה לתלות יבש בתנור 60 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה.</li>
		<li>המשך אשפרה ב 80 מעלות צלזיוס במשך שעה 24 נוספים. הערה: טמפרטורות גבוהות יותר ריפוי של עד 120 ° C מקובלים בשלב זה. לאחר ריפוי, הבד ניתן לאחסן בטמפרטורת החדר, ומאפשר מיצוי מאוחר יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לטבול את הדגימה בד עודף אתנול ב 65 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות לחלץ חומרים פעילי שטח. התראה: אתנול הוא דליק. הערה: ודא שהמכולה אסבול הטמפרטורות הדרושות.<ol>
<li>יש לשטוף את הבד עם אתנול נוספים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>יבש את הבד ללון ב- 60-65 מעלות צלזיוס. ברגע יבש, ניתן לאחסן את הבד בתנאי הסביבה.</li>
</ol>4. פורפירין Functionalization של בדי מצופה
<ol><li>כדי functionalize את החומר sorbent עם קבוצות ראשי אמין, להכין פתרון של silane 3-aminopropyltriethoxy (APS) בטולואן ב- 0.5% נפח/עוצמה15,16. התראה: 3-Aminopropyltriethoxy silane הוא מאכל רעילים. להימנע במגע עם העור אינהלציה. טולואן הוא דליק, רעילים, חומר מסרטן ידוע. להימנע במגע עם העור אינהלציה.<ol>
<li>להטביע בד בפתרון, תקופת דגירה של h 1, מכוסה.</li>
		<li>לשטוף ביסודיות עם טולואן הדגימות.</li>
		<li>הדגימות בד יבש לילה ב- 100 מעלות צלזיוס.</li>
	</ol>
</li>
	<li>כדי להכין את המתחם נחושת של Deuteroporphyrin IX 2,4 bis אתילן גליקול (דיקס), לפזר 20 מ"ג פורפירין 2 מ"ל דימתיל סולפוקסיד22. התראה: Porphyrins עשוי להציג. הבריאותיות; בצע את ההליכים זהירות מומלצים.<ol>
<li>הוסף את הפתרון פורפירין 100 מ של מים עם 12.8 מ"ג כלוריד הנחושת (II) בבקבוקון התחתון עגול. זהירות: כלוריד הנחושת היא מאכל רעילים, מתנות מפגעים לסביבה הימית. להימנע במגע עם העור אינהלציה.</li>
		<li>רפלוקס הפתרון בין לילה.</li>
		<li>השתמש רוטרי אידוי כדי לצמצם את נפח המדגם מ. הערה: ניתן להכין את פורפירין בכמויות גדולות לשימוש מאוחר יותר. פורפירין מוכנים לאחסן בחושך בטמפרטורת החדר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הוסף את הפתרון פורפירין מוכן 15 מ"ל של 0.1 M 2-(N-מורפולינו) ethansulfonic חומצה (MES) מאגר pH 5.5.<ol>
<li>להוסיף 5 מ"ג של 1-אתיל - 3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) לפתרון ומיד להטביע את דגימות בד.</li>
		<li>מכסה את הדגימות, דגירה בין לילה.</li>
		<li>יש לשטוף את הדגימות ביסודיות באמצעות מים.</li>
		<li>הדגימות בד יבש לילה ב- 100 מעלות צלזיוס.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. אפיון של בדים
<ol><li>השתמש בכל מערכת איפיון ספיחה חנקן זמין מסחרית על פי יצרן פרוטוקולים לאפיין את נקבוביות הדגימות בד. הערה: כאן ניתוח ספיחה חנקן היה שהושלמו 77 ק' Depending על המשמש את המחשב, ייתכן צורך לשקול דוגמאות או דגה-≥65 ° C לפני ניתוח.<ol>
<li>השתמש בשיטת מן המלון-אמט-טלר (ב') על הנחישות של פני השטח באזור.</li>
		<li>השתמש בשיטת בארט-ג'וינר-Halenda (BJH) לקביעת גודל הנקבוביות מהענף ספיחה של איזותרמה.</li>
		<li>השתמש בשיטת בנקודה אחת כדי לקבוע את עוצמת הקול נקבובית בלחץ היחסי (P/P0) 0.97.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאפיין את הסתננות של סולפיד אתיל 2-chloroethyl (CEES) באמצעות דגימות בד על-ידי ביצוע הפעולות המפורטות על-ידי בדיקת פעולות הליך (למעלה) 8-2-501, הסתננות בדיקות של חומרים באמצעות חומרים כימיים או Simulants (דוגמית בדיקה)23 ,24. התראה: 2-Chloroethyl אתיל גופרתי היא דליק, קורוזיבי, רעילים, ומציגה סיכון בריאותי. להימנע במגע עם העור אינהלציה. הערה: לפי מחקר זה, בדיקה פנימית, המכשיר מונע החימום נעשה שימוש כדי לשלוט הטמפרטורה בתוך סביבה מותאמת אישית. היחס של לחות לאוויר יבש הזנת קאמרית זו מופנית באמצעות המכשיר מונע זרימת מסה בקרים. התא מפלדת תרסיס-אדי-נוזל-הערכת קבוצה (AVLAG) מחזיקה את הדגימה אופקית עם חותמות o-ring. הסתננות המפזרת בדיקות משתמשת זרם חנקן. קראוון מעל הדוגמית, שבה ממוקמת המטרה, זז עם אין הפרש הלחץ מעל ומתחת הדוגמית. הדגימה יש תמיכה בין שני דיסקים תמיכה מלאה עם פתחים עגולים של2 ס מ 0.64 מיושר. הרכבה זו מונחת בתא AVLAG, לחות הוא equilibrated עבור ה 2 המטרה היא הציגה טיפות נוזל באמצעות מתקן חוזר. FID ייעודי מאפשר ניטור רציף של ריכוזים היעד.</li>
	<li>בצע את ההדרכה הניתנים על ידי ASTM E96, אדי מים תחבורה: שיטת גביע פתוח זקוף לאפיין תחבורה אדי מים דרך הבד דוגם4,24,25.<ol>
<li>לשנות אינקובטור לספק זיווד לניתוח זה ב 25 º C.</li>
		<li>למלא בקבוקון נצנוץ (20 מ ל) עם יונים 16.9 מ"ל מים. לאטום את החומר מדגם מעל הבקבוקון, ולשקול את המבחנה. השתמש סופג לחות כדי לנהוג לחות דיפרנציאלית בחממה, ויישר זרם חנקן יבש כך זה זרמו על פני-השטח של המדגם (0.25 L/דקה).</li>
		<li>למדוד את המשקל של הבקבוקון מדגם מכוסה במרווחי 30 עד 45 דקות באמצעות איזון האנליטי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Bromberg, L., Pomerantz, N., Schreuder-Gibson, H., Hatton, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+of+Chemical+Threats+by+Brominated+Polymer+Networks.">Degradation of Chemical Threats by Brominated Polymer Networks.</a> Industrial &amp; Engineering Chemistry Research. 53 (49), 18761-18774 (2014).</li><li>Bui, N., 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=Ultrabreathable+and+Protective+Membranes+with+Sub-5+nm+Carbon+Nanotube+Pores.">Ultrabreathable and Protective Membranes with Sub-5 nm Carbon Nanotube Pores.</a> Advanced Materials. 28 (28), 5871-5877 (2016).</li><li>Truong, Q., 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=Pilot-scale+coating+of+fabrics+with+fluorodecyl+polyhedral+oligomeric+silsesquioxane/fluoroelastomer+blends.">Pilot-scale coating of fabrics with fluorodecyl polyhedral oligomeric silsesquioxane/fluoroelastomer blends.</a> Surface Innovations. 2 (2), 79-93 (2014).</li><li>Kar, F., Fan, J. T., Yu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+different+test+methods+for+the+measurement+of+fabric+or+garment+moisture+transfer+properties.">Comparison of different test methods for the measurement of fabric or garment moisture transfer properties.</a> Measurement Science and Technology. 18 (7), 2033-2038 (2007).</li><li>Hayn, R. A., Owens, J. R., Boyer, S. A., McDonald, R. S., Lee, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+highly+hydrophobic+and+oleophobic+textile+surfaces+using+microwave-promoted+silane+coupling.">Preparation of highly hydrophobic and oleophobic textile surfaces using microwave-promoted silane coupling.</a> Journal of Materials Science. 46 (8), 2503-2509 (2011).</li><li>Bae, Y. 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=Separation+of+gas+mixtures+using+Co(II)+carborane-based+porous+coordination+polymers.">Separation of gas mixtures using Co(II) carborane-based porous coordination polymers.</a> Chem Commun. 46 (20), 3478-3480 (2010).</li><li>Bandosz, T. J., Petit, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MOF/graphite+oxide+hybrid+materials:+exploring+the+new+concept+of+adsorbents+and+catalysts.">MOF/graphite oxide hybrid materials: exploring the new concept of adsorbents and catalysts.</a> Adsorption. 17 (1), 5-16 (2011).</li><li>Glover, T. G., Peterson, G. W., Schindler, B. J., Britt, D., Yaghi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MOF-74+building+unit+has+a+direct+impact+on+toxic+gas+adsorption.">MOF-74 building unit has a direct impact on toxic gas adsorption.</a> Chem Eng Sci. 66 (2), 163-170 (2011).</li><li>Head, A. 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=Electron+Spectroscopy+and+Computational+Studies+of+Dimethyl+Methylphosphonate.">Electron Spectroscopy and Computational Studies of Dimethyl Methylphosphonate.</a> Journal of Physical Chemistry A. 120 (12), 1985-1991 (2016).</li><li>Johnson, R. P., Hill, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyoxometalate+oxidation+of+chemical+warfare+agent+simulants+in+fluorinated+media.">Polyoxometalate oxidation of chemical warfare agent simulants in fluorinated media.</a> Journal of Applied Toxicology. 19, S71-S75 (1999).</li><li>Peterson, G. W., Rossin, J. A., Karwacki, C. J., Glover, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Chemistry+and+Morphology+of+Zirconia+Polymorphs+and+the+Influence+on+Sulfur+Dioxide+Removal.">Surface Chemistry and Morphology of Zirconia Polymorphs and the Influence on Sulfur Dioxide Removal.</a> Journal of Physical Chemistry C. 115 (19), 9644-9650 (2011).</li><li>Plonka, A. M., 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=In+Situ+Probes+of+Capture+and+Decomposition+of+Chemical+Warfare+Agent+Simulants+by+Zr-Based+Metal+Organic+Frameworks.">In Situ Probes of Capture and Decomposition of Chemical Warfare Agent Simulants by Zr-Based Metal Organic Frameworks.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (2), 599-602 (2017).</li><li>Wang, G., 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=Mechanism+and+Kinetics+for+Reaction+of+the+Chemical+Warfare+Agent+Simulant,+DMMP(g),+with+Zirconium(IV)+MOFs:+An+Ultrahigh-Vacuum+and+DFT+Study.">Mechanism and Kinetics for Reaction of the Chemical Warfare Agent Simulant, DMMP(g), with Zirconium(IV) MOFs: An Ultrahigh-Vacuum and DFT Study.</a> Journal of Physical Chemistry C. 121 (21), 11261-11272 (2017).</li><li>Wycisk, R., Barpaga, D., Pintauro, S., Levan, M. D., Pintauro, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+zirconium+hydroxide+nanoparticle+fabrics+as+sorptive/reactive+media.">Electrospun zirconium hydroxide nanoparticle fabrics as sorptive/reactive media.</a> Adsorption-Journal of the International Adsorption Society. 20 (2-3), 261-266 (2014).</li><li>Johnson, B. J., Leska, I. A., Melde, B. J., Taft, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+phosgene+by+metalloporphyrin-functionalized+porous+organosilicates.">Removal of phosgene by metalloporphyrin-functionalized porous organosilicates.</a> Catalysis Communications. 27, 105-108 (2012).</li><li>Johnson, B. J., Leska, I. A., Melde, B. J., Taft, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-reporting+materials:+Dual+use+for+porphyrin-embedded+sorbents.">Self-reporting materials: Dual use for porphyrin-embedded sorbents.</a> Sensors and Actuators B-Chemical. , 399-404 (2013).</li><li>Johnson, B. 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+organophosphates+from+solution+by+porous+organosilicates:+Capillary+phase-separation.">Adsorption of organophosphates from solution by porous organosilicates: Capillary phase-separation.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 195, 154-160 (2014).</li><li>Johnson, B. 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=Porphyrin-embedded+organosilicate+materials+for+ammonia+adsorption.">Porphyrin-embedded organosilicate materials for ammonia adsorption.</a> Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 16 (12), 1252-1260 (2012).</li><li>Johnson-White, B., Zeinali, M., Malanoski, A. P., Dinderman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sunlight+catalyzed+conversion+of+cyclic+organics+with+novel+mesoporous+organosilicas.">Sunlight catalyzed conversion of cyclic organics with novel mesoporous organosilicas.</a> Catalysis Communications. 8, 1052-1056 (2007).</li><li>Melde, B. J., Johnson, B. J., Dinderman, M. A., Deschamps, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroporous+Periodic+Mesoporous+Organosilicas+with+Diethylbenzene+Bridging+Groups.">Macroporous Periodic Mesoporous Organosilicas with Diethylbenzene Bridging Groups.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 130 (1-3), 180-188 (2010).</li><li>Nakanishi, K., Kobayashi, Y., Amatani, T., Hirao, K., Kodaira, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+Formation+of+Hierarchical+Macro-Mesoporous+Ethane-Silica+Monolith.">Spontaneous Formation of Hierarchical Macro-Mesoporous Ethane-Silica Monolith.</a> Chemistry of Materials. 16, 3652-3658 (2004).</li><li>Johnson, B. 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=Miniaturized+reflectance+devices+for+chemical+sensing.">Miniaturized reflectance devices for chemical sensing.</a> Measurement Science &amp; Technology. 25 (9), 10 (2014).</li><li>D'Onofrio, T. 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> Development of a contact permeation test fixture and method. , (2013).</li><li>Martin, B. D., 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=An+Elastomeric+Poly(Thiophene-EDOT)+Composite+with+a+Dynamically+Variable+Permeability+Towards+Organic+and+Water+Vapors.">An Elastomeric Poly(Thiophene-EDOT) Composite with a Dynamically Variable Permeability Towards Organic and Water Vapors.</a> Advanced Functional Materials. 22 (15), 3116-3127 (2012).</li><li>Pushpadass, H. A., Marx, D. B., Hanna, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Extrusion+Temperature+and+Plasticizers+on+the+Physical+and+Functional+Properties+of+Starch+Films.">Effects of Extrusion Temperature and Plasticizers on the Physical and Functional Properties of Starch Films.</a> Starch-Starke. 60 (10), 527-538 (2008).</li><li>Johnson, B. J., Melde, B. J., Moore, M. H., Malanoski, A. P., Taft, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+Sorbents+for+Glycerol+Capture+in+Biodiesel+Refinement.">Improving Sorbents for Glycerol Capture in Biodiesel Refinement.</a> Materials. 10 (6), (2017).</li><li>Johnson, B. 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=Fluorescent+Silicate+Materials+for+the+Detection+of+Paraoxon.">Fluorescent Silicate Materials for the Detection of Paraoxon.</a> Sensors. 10 (3), 2315-2331 (2010).</li></ol>

המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.

כאן, אנחנו הראו כי בתצהיר המופעלים באמצעות מיקרוגל של הפנסיון יכול לשמש כדי להתכונן בד בתצהיר עוקבות של organosilicate נקבובי sorbent. הגישה שמוביל הטעינה של הבד עם sorbent לכל m2 משטח בד 1.12 g. ניתוח של הבד מצופה על ידי חנקן ספיחה מצוינת בתצהיר של ציפוי נקבובי עם הבדלים משמעותיים בין חומר התייחס מלאה וכי של הבד יזומה. פני השטח היה, עם זאת, פחות מזה שנצפה עבור חומר מורכב באופן דומה מסונתז כמו מונולית. Sorbent לבד מופחת הקצב התחבורה CEES על מירקם בכ-85%. תוספת של פורפירין functionalization כדי תמך sorbent ירד עוד יותר תחבורה (93% סה"כ הפחתה). פריצת הדרך הראשונית של פורפירין functionalized בד שטופלו אירעה ב 2 דקות; פריצת הדרך הראשונית בד כותנה היה מין 0.6. זו ירידה הסתננות כימי הושג עם השפעה קטנה על התעבורה אדי מים של הבד.
ההפקדות sorbent הוא לא סרט דק רציפה. הגישה מייצרת ציפוי זה הינה קונפורמלית מקרוב יותר את המעשייה של הבד. כתוצאה מכך, הפחתת כדי הסתננות הוא מוגבל על ידי במארג של הבד. . הנה, משמש בד כותנה קל משקל החומר תמיכה. הקבלה מיקרוגל הוא מתאים לשימוש על בדים אחרים המספקים קבוצות אמין או הידרוקסיל ולשנותן. בד ארוג בצפיפות יותר, כגון התערובת ניילון וכותנה בשימוש ב בנו צבא לחימה אחידה (ומתיחת), היה לייצר הפחתה גדולה היעד להובלה בפשטות על בסיס צמצום בתוך חללים ריקים weave. בד ארוג בצפיפות המשמש כחומר מחסה תספק יתרונות דומים. נזכר כי הטיפול sorbent אינה מוגבלת אל פני השטח של הבד, חומר מתן כמה עומק בצורה של צמר או בד knit כבד גם יהיה צפוי לייצר נוספים הפחתות הסתננות. תפיסה זו חלים גם על החומרים קפלים תלת מימדיים בשימוש סינון אוויר.
הטיפול שמפורטות כאן אינה מוגבלת לשימוש על בדים מסורתיים. הוא מספק פוטנציאל השינוי של העיתון, בשכבות, קפלים חומרים בדרך כלל יותר להחיל סינון גישות, כמו גם בדים לא ארוגים. במקרים מסוימים, התנאים המתוארים כאן ייתכן שתצטרך להיות gentled ויכול כדי לשמור על היושרה של החומר התומכים. הקטנת הריכוז של הבסיס (אמוניה מימית) ייתכן שיהיה צורך, כמו במקרה של פוליאתילן בדים. קיצור משך תקופת מיקרוגל ייתכן שיהיה צורך להימנע לקרר (חומרי נייר). בדים סינתטיים, פוליפרופילן לדוגמה, לדרוש הפחתת הטמפרטורות ייבוש בשימוש. יש להימנע שינויים בטמפרטורות הזדקנות סול ומשכי כמו תנאים אלה יש השפעה משמעותית על המורפולוגיה של התוצאה sorbent.
יכול להיות מוחלף אתנול על מתנול ב סול ציפוי מח ש. זה מומלץ בעת שינוי קנה המידה על סינתזה ושימוש נפח גדול יותר של סול, כי אתנול מציג סכנה בריאותית פחותה. סול יכול להיות מדולל במידה ניכרת עם אלכוהול, למשל, 4-12 גרם אתנול במקום מתנול דור 2) להכין את נפח גדול יותר של התערובת ללא עלייה ביחס ההמונים BTE, Pluronic P123, mesitylene, חומצה. יכול גם להכפיל כמויות יחסיות של המגיבים הממס כדי להתכונן סול דור של דגימות גדולות של חומרים מצופים. מידת דילול או ריכוז של סול עשוי להשפיע ההעמסה המוני שנוצר מחומר sorbent על בד מסוים. מספר מחזורים של טבילה לתוך תערובת סול אמורה להוביל לשינויים הטעינה הכולל.
אופטימיזציה של הגישה תצהיר לחומרים אחרים תמיכה עודנו מתנהל. שינוי של ומתיחת ניילון וכותנה תערובת במרקם הוא עניין מיוחד עבור פתרון ללבוש מדי יום מתן הגנה כימית בסיסית כמו גם חומרים לסרוג ג'רזי. גם הוא להיות חקר בתצהיר של חומרים sorbent אחרים. סופגים diethylbenzene גישור שפותחו עבור לכידתו של חומרי הדברה מטרות, לדוגמה, השתמש הכנה סול השונה מזה של אחד שתואר כאן17,20,27 , זרז מבוסס על שונה פורפירין. לבסוף, הערכה של החומרים בד נתמכים נגד תרסיס, נוזל, אדי מטרות היא מתמשכת.

כיום זמינים כימי לביגוד המשמשים אותנו ההגנה (משרד ההגנה) לספק מחסום מלא, רמה A כימי החליפה מגן, לדוגמה, או להשתמש במספר שכבות של בד להגנה, כמו משקל שירות משותף החליפה משולב טכנולוגיה (JSLIST). מלבושים מכשול מלא להטיל נטל משמעותי על המשתמש. עם אין תחבורה אדי מים דרך החומר, רגולציה תרמי מתעכבת. כתוצאה מכך, משך השימוש (אורך המשימה) היא מוגבלת; הבגד הוא המתאים למגוון מצומצם של תרחישים. JSLIST, מצד שני, משתמשת שכבה של פחמן adsorbent בין בד מעטפת שכבת נוחות. מופחת אך לא לחסל העומס שנוצר על המשתמש, יכולות הגנה מופחתים בהשוואה החליפות מכשול. מעבר הנטל תרמי, החליפה JSLIST מתאים רק 24 שעות של שימוש רצוף. אף אחד מסוגי הטכנולוגיה מתאימים מתן יכולת הגנה בסיסית לטווח ארוך, בגד ללבוש מדי יום. הגנה בסיסית יהיה השימוש עבור סביבות סיכון נמוך, תנאים מתאימים כדי תנקבו 0 עד 2 (תנקבו - המשימה מונחה הגנה יציבה) תנאים אחרים בסיכון נמוך. מעבר משרד ההגנה חששות, תהיה הגנה בסיסית של השירות כדי המגיבים הראשונים מי רשאי להיכנס סביבות מזוהמות ללא אזהרה מוקדמת.
מחקר מחפש שיפורים לביגוד ההגנה היא מתמשכת ורציפה1,2,3,4. מאמץ הקודמת זיהו את הפוטנציאל של תהליך מיקרוגל יזם בתצהיר של heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trimethoxysilane על בדים לייצר התנהגות oleophobic5. הכוונה היתה לייצר בד עשוי לשפר את השכבה מעטפת של הבגד JSLIST. בעוד oleophobicity זה עשוי לשפר את עמידות כימית של הבגד בשכבות, זה לא פותחת את הנטל תרמי המוטלים על-ידי התביעה. יש עבודה מתמשכת נוספת התמקדו סופגים, מזרזים עבור לכידת ו/או פירוק של איומים כימיים6,7,8,9,10, 11,12,13,14. בגישה תיאר לאחרונה בשימוש organosilicate נקבובי סופגים בשילוב עם porphyrins כדי ללכוד ולבזות פוסגן ומשמשים חומרים דומים עבור לכידה של תרכובות רעילים תעשייתי (טיקים) גם חומרי הדברה simulants, nitroenergetics15 ,16,17,18,19,20. אמנם מבטיח, חומרים אבקת אלה אינן מתאימות ישירות הטקסטיל טכנולוגיות.
Organosilicate מערכות הוחלו נרחב ב- dip של ספין ציפוי גישות, בדרך כלל, על מוצרי קונדיטוריה זכוכית וסיליקון. הטכניקה התצהיר מיקרוגל שתוארו לעיל מספקת מנגנון עבור היישום של חומרים אלה בדים. כאן, אנו משתמשים בתהליך שתואר בשילוב עם tetraethylorthosilicate להכין בדים. הם מטופלים אז עם סופגים נקבובי באמצעות גישה ציפוי מטבל. אפיון מורפולוגי מדגים את הנוכחות של נקבובי sorbent על הבד. הערכה של 2-chloroethyl אתיל גופרתי (CEES) הסתננות דרך הבד עם או בלי טיפול זה מראה השפעה משמעותית על התחבורה של המטרה על פני החומר.

<table><tbody><tr><td>unbleached 100% cotton fabric</td><td>JOANN Stores</td><td>N/A</td><td>Protocol is suitable for use on a variety of fabrics</td></tr><tr><td>ammonium hydroxide</td><td>Aldrich</td><td>32,014-5</td><td></td></tr><tr><td>tetraethyl orthosilicate</td><td>Aldrich</td><td>13,190-3</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic P123</td><td>Aldrich</td><td>435465</td><td></td></tr><tr><td>mesitylene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M7200</td><td></td></tr><tr><td>1,2-bis(trimethoxysilyl)ethane</td><td>Aldrich</td><td>447242</td><td></td></tr><tr><td>methanol</td><td>Fisher Chemical</td><td>A454SK-4</td><td></td></tr><tr><td>nitric acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>438073</td><td>Prepare 0.1 M aqueous solution</td></tr><tr><td>3-aminopropyltriethoxysilane</td><td>Gelest</td><td>SIA0603.4</td><td></td></tr><tr><td>toluene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650579</td><td></td></tr><tr><td>Deuteroporphyrin IX bis ethylene glycol</td><td>Frontier Scientific</td><td>D630-9</td><td></td></tr><tr><td>dimethyl sulfoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>276855</td><td></td></tr><tr><td>copper chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>256528</td><td></td></tr><tr><td>2-(N-morpholino)ethansulfonic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M3671</td><td>Prepare 0.1M buffer at pH 5.5</td></tr><tr><td>1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E6383</td><td></td></tr><tr><td>ethyl alcohol</td><td>Warner-Graham</td><td>64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>Drierite</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>737828</td><td></td></tr><tr><td>Microwave</td><td>Daewoo</td><td>KOR-630A</td><td></td></tr><tr><td>Nitrogen adsorption instrument</td><td>Micromeritics</td><td>&amp;nbsp;TriStar II Plus&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Environmental chamber</td><td>custom part</td><td>N/A</td><td>Here, a modified Thermolyne incubator, Compact Series 5000 was used</td></tr><tr><td>Flame ionization detector (FID)</td><td>SRI Instruments</td><td>8690-0010</td><td>Model 110</td></tr><tr><td>Humidity probe</td><td>Vaisala</td><td>HMT3303E0A193BCAC100A0CCABEA1</td><td></td></tr><tr><td>AVLAG Cell</td><td>custom part</td><td>N/A</td><td>AERO-Space Tooling and Machining, P/N RS0010 Permeation cell</td></tr><tr><td>Computer controlled heater</td><td>World Precision Instruments</td><td>AIRTHERMY-ATX</td><td></td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>MKS Instruments</td><td>1179A01312CS</td><td></td></tr><tr><td>Dipper mechanism Type D1L</td><td>NIMA Technology Ltd</td><td>D1L</td><td></td></tr><tr><td>Gravity oven</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-103-0520</td><td></td></tr><tr><td>Stirring hotplate</td><td>Fisherbrand</td><td>S28482</td><td></td></tr><tr><td>Octagon spinbar, magnetic stirring bar</td><td>Fisherbrand</td><td>14-513-82</td><td></td></tr><tr><td>PSI-Plot version 9.5</td><td>Poly Software International, Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Microsoft Office Professional Plus - Excel 2013 32-bit</td><td>Microsoft</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>MicroActive TriStar II Plus Software</td><td>Micromeritics</td><td>packaged with the TriStar II nitrogen adsorption instrument</td><td></td></tr></tbody></table>

deposition of porous sorbents on fabric supports

טכניקה התצהיר מיקרוגל עבור חשמל סיליקון, שתואר קודם לכן לייצור בדים oleophobic, הוא מותאם לספק בד לתמוך חומר זה יכולים להיות מטופלים לאחר מכן על ידי מח ש ציפוי. מטבל ציפוי עם הכנה sol מספק שכבה נקבובי הנתמכות על הבד. במקרה זה, השכבה נקבובי היא מערכת sorbent פורפירין functionalized המבוססת על חומר אבקת כי הוכח בעבר עבור לכידת ו המרה של פוסגן. ציפוי נציג מוחל על בד כותנה ברמה הטעינה של 10 מ ג/גרם. ציפוי זה יש השפעה מזערית על תחבורה אדי מים דרך הבד (93% שיעור בד תמיכה) ומפחית באופן משמעותי הובלה של סולפיד אתיל 2-chloroethyl (CEES) דרך החומר (7% תמיכה בד קצב). הגישות שתואר מתאימים לשימוש עם בדים אחרים לספק אמין קבוצות הידרוקסיל השינוי והוא יכול לשמש בשילוב עם תכשירים אחרים סול לייצר פונקציונליות שונות.

חנקן ספיחה היה להשתמש כדי להעריך את הבד שטופלו בעקבות ההליך ציפוי מטבל. כפי שמוצג באיור1, הצפוי איזותרמה הושג לציפוי נקבובי. זה מנוגד ההתנהגויות ציין עבור הבד אינו מטופל, הבד המופעלים באמצעות מיקרוגל. חנקן זניח ספיחה צוין בד לבד, הבד לאחר הטיפול מיקרוגל. אין מידות נקבובית היו נחושים. הציפוי נקבובי מיוצר שטח פנים של 3.39 מטר /g2עם /g3ס"מ 0.013 נפח נקבוביות. בעוד הכלי דיווח גודל הנקבוביות BJH ספיחה של 76, ללא תכונות משמעותיות הם נצפו התפלגות גודל הנקבוביות. תמונות של הבד בכל שלב בתהליך ציפוי ניתנים באיור2. המסה הממוצעת של sorbent שהופקדו על הכותנה תמיכה היה נחוש בדעתו להיות מבוסס על המשקל דיפרנציאלית דוגמאות לפני התצהיר, לאחר תהליך הייבוש הסופי, עלייה במשקל ~ 1% מן הבד המקורי של 0.01 g/g. אם נמדד משטח נקבובית ושטח האחסון מתוקנות לחשבון עבור רק הרכיב המוני sorbent של החומר, פני השטח עבור sorbent הוא 339 m /g2עם נקבוביות נפח 1.3 ס מ3/g. לשם השוואה, כאשר sorbent זה היה מסונתז כמו מונולית בתוך הכור סגור, חנקן porosimetry הצביעו על פני שטח ההימור של מ' 1143 /g2עם נקבוביות נפח 1.01 מ'2/g, קוטר נקבובית 7626. איזותרמה כמו הרביעי סוג נצפתה על החומר עם משמעותי היסטרזיס (איור 3). דגימת הסרט עבה הוכן על ידי לרפא את סול מח שציפוי פטרי, עיבוד המבוסס על פרוטוקול המשמש עבור דגימות בד מצופה. החנקן porosimetry הצביעו פני שטח ההימור של מ' 9682/g ועם /g3ס מ 0.78 נפח נקבובית נקבובית קוטר 39 Å עבור חומר זה (איור 3).
שיעור תחבורה (WVT) של אדי מים עבור בדים שטופלו הוערך באמצעות של24,4,תא תאיים שני25. הערכה זו בשימוש מדגם בד עגולים עם חשוף בשטח כולל של 1.65 ס מ2. כפי שמוצג באיור4, מיקרוגל חניכה של הבד גרם תורגש ירידה תחבורה אדי מים לעומת הכותנה לא מטופל. אין שינויים נוספים ב תחבורה אדי מים נרשמו בעקבות התצהיר sorbent או functionalization עם פורפירין. שיעור WVT עבור בד כותנה היה נחוש בדעתו להיות 121 m2. הקצב WVT ירד ל 112 g/h/m2 באתחול מיקרוגל. שיעור WVT של 113 m2 נקבע לטיפול מלא פורפירין-functionalized.
2-Chloroethyl אתיל גופרתי (CEES) שימש simulant כדי לקבוע אם בתצהיר של הטיפול נקבובי, גרמו שינויים למאפיינים תחבורה כימי על הבד. CEES בדרך כלל משמש simulant גז חרדל, סוכן לוחמה כימית. החומר sorbent המשמש כאן מורכב קבוצות בגישור אתאן, יש כבר functionalized עם Deuteroporphyrin התשיעי 2, 4 נחושת bis אתילן גליקול (CuDIX) metalloporphyrin. זה משקף את המאפיינים של מערכת sorbent הפגינו בעבר לשימוש בלכידה של פוסגן15,16. תחבורה אדים כימיים נקבע באמצעות תרסיס-אדי-נוזל-הערכת קבוצה (AVLAG) תאים23,24. משתמשת בשיטה זרימה רציפה עם זיהוי יינון בלהבה (FID) תחת מבוקר טמפרטורה (40 ° C), לחות יחסית (50%) על סה כ שטח חשוף של 0.64 ס מ2. איור 5 מספק תגובות FID תלויי-זמן. מתי בד כותנה לבד הוערך, שיעור שיא של 67 m2 צוין עם אין שמירה של היעד (סה כ 214 µg). הטיפול נקבובי, גרמו הפחתה משמעותית כדי שני שיעור שיא של תחבורה (9.6 m2) והעברה ממקום סך של יעד דרך הבד. רק 78 µg של µg 214 CEES שהחילה שוחזר בתקופה ה 83. הטיפול נקבובי פורפירין functionalized הופחת שיעור שיא של תחבורה נוסף 4.5 g/h/m2 עם טרנספורט הכולל של 39 CEES µg מעל ה 83 הניסוי.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57331/57331fig1.jpg"> איור 1: אפיון מורפולוגי של בדים. המוצגים כאן הם חנקן נציג וספיחה isotherms (א) והפצות גודל הנקבוביות (B) דוגמית בד טיפוסי (אדום), דוגמית דומה בעקבות תהליך החניכה מיקרוגל (כחול), הבד בעקבות בקשה של sorbent (ירוק), הבד בעקבות בקשה של מערכת מלאה sorbent (שחור). <a href="/files/ftp_upload/57331/57331fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57331/57331fig2.jpg"> איור 2: צילומים של בד. התמונה כאן מציג במיקרוגל יזם, sorbent מצופה חומר (A), פורפירין CuDIX לבד על כותנה (B), והן porphyrin מלא functionalized ציפוי על הכותנה (C). הדוגמיות שטופלו הערוכים בשכבות על בד כותנה ללא טיפול. <a href="/files/ftp_upload/57331/57331fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57331/57331fig3.jpg"> איור 3: אפיון מורפולוגי אינו נתמך sorbent. המוצג להלן נציג חנקן וספיחה isotherms (א) והפצות גודל הנקבוביות (B) עבור sorbent כאשר מסונתז כמו מונולית (שחור) וכאשר מסונתז כמו סרט עבה (אדום)26. <a href="/files/ftp_upload/57331/57331fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57331/57331fig4.jpg"> איור 4: אדי מים הסתננות. תוצאות ניתוח הסתננות אדי מים מוצגים עבור פורפירין CuDIX מלאה functionalized sorbent על בד כותנה (שחור). בד כותנה בלבד (אדום) ובד כותנה עם רק הרכיב sorbent (כחול) מוצגים להשוואה. <a href="/files/ftp_upload/57331/57331fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57331/57331fig5.jpg"> איור 5: הסתננות של CEES. הסתננות של CEES באמצעות ציפוי sorbent פורפירין מלאה functionalized על בד כותנה מוצג (שחור). בד היחידה (אדום), בדים עם רק הרכיב sorbent (כחול) מוצגים להשוואה. שיבוץ מספק תצוגה מוגדלת של התקופה הראשונית פריצת דרך עבור שלושת החומרים. <a href="/files/ftp_upload/57331/57331fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports at JoVE.com

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

בדוח זה מפורטים המופעלים באמצעות מיקרוגל בגישה עבור התצהיר של פורפירין functionalized organosilicate נקבובי סופגים על בד כותנה ומדגים הפחתה ב- 2-chloroethyl אתיל גופרתי (CEES) התחבורה דרך הבד הנובע זה טיפול.

הפקדת סופגים נקבובי על בד תומך

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

deposition-of-porous-sorbents-on-fabric-supports

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

6.5K Views.  Naval Research Laboratory. בדוח זה מפורטים המופעלים באמצעות מיקרוגל בגישה עבור התצהיר של פורפירין functionalized organosilicate נקבובי סופגים על בד כותנה ומדגים הפחתה ב- 2-chloroethyl אתיל גופרתי (CEES) התחבורה דרך הבד הנובע זה טיפול.

Video: Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study provides a protocol for the passive sampler preparation, calibration, extraction method and instrumental analysis. Sampling rates (RS) and passive sampler-water partition coefficients (KPW) were calculated for silicone rubber, polar organic chemical integrative sampler POCIS-A, POCIS-B, SDB-RPS and C18 disk. The uptake of the selected compounds depended on their physicochemical properties, i.e., silicone rubber showed a better uptake for more hydrophobic compounds (log octanol-water partition coefficient (KOW) &#62; 5.3), whereas POCIS-A, POCIS-B and SDB-RPS disk were more suitable for hydrophilic compounds (log KOW &#60; 0.70).

A protocol about the characterization and application of five different passive sampling devices is presented.

אפיון ויישום של דוגמים פסיביים עבור ניטור של דברה במים

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study ...

Environment

Air Filter Devices Including Nonwoven Meshes of Electrospun Recombinant Spider Silk Proteins

Based on the natural sequence of Araneus diadematus Fibroin 4 (ADF4), the recombinant spider silk protein eADF4(C16) has been engineered. This highly repetitive protein has a molecular weight of 48kDa and is soluble in different solvents (hexafluoroisopropanol (HFIP), formic acid and aqueous buffers). eADF4(C16) provides a high potential for various technical applications when processed into morphologies such as films, capsules, particles, hydrogels, coatings, fibers and nonwoven meshes. Due to their chemical stability and controlled morphology, the latter can be used to improve filter materials. In this protocol, we present a procedure to enhance the efficiency of different air filter devices, by deposition of nonwoven meshes of electrospun recombinant spider silk proteins. Electrospinning of eADF4(C16) dissolved in HFIP results in smooth fibers. Variation of the protein concentration (5-25% w/v) results in different fiber diameters (80-1,100 nm) and thus pore sizes of the nonwoven mesh.
Post-treatment of eADF4(C16) electrospun from HFIP is necessary since the protein displays a predominantly &alpha;-helical secondary structure in freshly spun fibers, and therefore the fibers are water soluble. Subsequent treatment with ethanol vapor induces formation of water resistant, stable &beta;-sheet structures, preserving the morphology of the silk fibers and meshes. Secondary structure analysis was performed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and subsequent Fourier self-deconvolution (FSD).
The primary goal was to improve the filter efficiency of existing filter substrates by adding silk nonwoven layers on top. To evaluate the influence of electrospinning duration and thus nonwoven layer thickness on the filter efficiency, we performed air permeability tests in combination with particle deposition measurements. The experiments were carried out according to standard protocols.

Spider silk fibers display extraordinary mechanical properties. Engineered Araneus diadematus Fibroin 4 (eADF4) can be processed into nonwoven meshes using electrospinning. Here, the eADF4 nonwoven meshes are used to improve the performance of air filtering devices.

התקנים כוללים מסנן אוויר משתלב לא ארוג של חלבונים קורי עכביש רקומביננטי electrospun

Based on the natural sequence of Araneus diadematus Fibroin 4 (ADF4), the recombinant spider silk protein eADF4(C16) has been engineered. This highly ...

Bioengineering

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

ייצור של תבניות ייצרו מראש חזקות סיבים טבעיים ניצול קטריאלי תאית כמו בינדר

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven effective in gas adsorption, separations, and catalysis. MOFs are most commonly synthesized as bulk powder, requiring additional processes to adhere them to functional devices and fabrics that risk decreasing the powder porosity and adsorption capacity. Here, we demonstrate a method of first coating fabrics with metal oxide films using atomic layer deposition (ALD). This process creates conformal films of controllable thickness on each fiber, while providing a more reactive surface for MOF nucleation. By submerging the ALD coated fabric in solution during solvothermal MOF synthesis, the MOFs create a conformal, well-adhered coating on the fibers, resulting in a MOF-functionalized fabric, without additional adhesion materials that may block MOF pores and functional sites. Here we demonstrate two solvothermal synthesis methods. First, we form a MIL-96(Al) layer on polypropylene fibers using synthetic conditions that convert the metal oxide to MOF. Using initial inorganic films of varying thicknesses, diffusion of the organic linker into the inorganic allows us to control the extent of MOF loading on the fabric. Second, we perform a solvothermal synthesis of UiO-66-NH2 in which the MOF nucleates on the conformal metal oxide coating on polyamide-6 (PA-6) fibers, thereby producing a uniform and conformal thin film of MOF on the fabric. The resulting materials can be directly incorporated into filter devices or protective clothing and eliminate the maladroit qualities of loose powder.

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks are effective in gas storage and heterogeneous catalysis, but typical synthesis methods result in loose powders that are difficult to incorporate into smart materials. We demonstrate a method of first coating fabrics with ALD metal oxides, resulting in conformal films of MOF on the fabrics during solvothermal synthesis.

Solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH2 בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and thus achieving stable water permeability through membranes over time. Here, we report a facile method to prepare hydrogels based on zwitterions for membrane applications. Freestanding films can be prepared from sulfobetaine methacrylate (SBMA) with a crosslinker of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) via photopolymerization. The hydrogels can also be prepared by impregnation into hydrophobic porous supports to enhance the mechanical strength. These films can be characterized by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) to determine the degree of conversion of the (meth)acrylate groups, using goniometers for hydrophilicity and differential scanning calorimetry (DSC) for polymer chain dynamics. We also report protocols to determine the water permeability in dead-end filtration systems and the effect of foulants (bovine serum albumin, BSA) on membrane performance.

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

סינתזה של הידרוג עם מאפייני Antifouling ופלטות לטיהור מים

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

שיטת ייצור פשוט Scalable עבור מכשירים אלקטרוניים אורגניים על טקסטיל

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

הספגה והשתלה של תרכובות מודבקות על מצעי סיליקה

A Synthetic Methodology for Preparing Impregnated and Grafted Amine-Based Silica Composites for Carbon Capture

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or direct air capture (DAC) methods. This work focuses on amine-functionalized CO2 adsorbents for DAC. These materials show promise for CO2 removal because they have low regeneration energy consumption and high adsorption capacity. The incorporation of amine species into a porous substrate combines the advantages of the amine species&#39; affinity to CO2 with the large pore volumes and surface areas of the porous substrate. There are three methods commonly used to prepare amine-based CO2 sorbents, depending on the selection of the amine species, material support, and preparation method. These methods are impregnation, grafting, or chemical synthesis. Silica is a prevalent choice of substrate material because of its adjustable pore size, moisture tolerance, temperature stability, and ability to adsorb CO2 in low concentrations for DAC applications. Typical synthetic procedures and primary attributes of both impregnated and grafted amine-silica composites are described herein.

Author Spotlight: Standardizing the Development of Amine based silica composites as CO2 adsorbents for direct air capture 

This work aims to facilitate the development of standardized techniques for impregnating or grafting aminated compounds onto silica substrates, which are often broadly described in the literature. Specific amounts of solvent, substrate, amines, and the values of other important experimental parameters will be discussed in detail.

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or ...

הפקדת סופגים נקבובי על בד תומך

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

אפיון ויישום של דוגמים פסיביים עבור ניטור של דברה במים

התקנים כוללים מסנן אוויר משתלב לא ארוג של חלבונים קורי עכביש רקומביננטי electrospun

ייצור של תבניות ייצרו מראש חזקות סיבים טבעיים ניצול קטריאלי תאית כמו בינדר

Solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH₂ בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

סינתזה של הידרוג עם מאפייני Antifouling ופלטות לטיהור מים

שיטת ייצור פשוט Scalable עבור מכשירים אלקטרוניים אורגניים על טקסטיל

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן