In this study, a series of highly swelling hydrogels based on sodium alginate (NaAlg) and polymethacrylamide (PMAM) was prepared through free radical polymerization. The graft copolymerization reaction was performed in a homogeneous medium and in the presence of ammonium persulfate (APS) as an initiator and N,N'-methylenebisacrylamide (MBA) as a crosslinker. The crosslinked graft copolymer, alginate-graft-polymethacrylamide (Alg-gPMAM), was then partially hydrolyzed by NaOH solution to yield a hydrogel, hydrolyzed alginate-graft-polymethacrylamide (H-Alg-g-PMAM). During alkaline hydrolysis, the carboxamide groups of Alg-g-PMAM were converted into hydrophilic carboxylate anions. Either the Alg-g-PMAM or the H-Alg-g-PMAM was characterized by FTIR spectroscopy. The effects of the grafting variables (i.e., concentration of MBA, MAM, and APS) and the alkaline hydrolysis conditions (i.e., NaOH concentration, hydrolysis time, and temperature) were optimized systematically to achieve a hydrogel having the maximum swelling capacity. Measurements of the absorbency in various aqueous salt solutions indicated that the swelling capacity decreased upon increasing the ionic strength of the swelling medium. This behavior could be attributed to a charge screening effect for monovalent cations, as well as ionic cross-linking for multivalent cations. Because of the high swelling capacity in salt solutions, however, the hydrogels might be considered as anti-salt superabsorbents. The swelling behavior of the superabsorbing hydrogels was also measured in solutions having values of pH ranging from 1 to 13. Furthermore, the pH reversibility and on/off switching behavior, measured at pH 2.0 and 8.0, suggested that the synthesized hydrogels were excellent candidates for the controlled delivery of bioactive agents. Finally, we performed preliminary investigations of the swelling kinetics of the synthesized hydrogels at various particle sizes.
A kinetic study on aminolysis of 4-chloro-2-nitrophenyl X-substituted-benzoates (6a-i) in MeCN is reported. The Hammett plot for the reactions of 6a-i with piperidine consists of two intersecting straight lines, while the Yukawa-Tsuno plot exhibits an excellent linear correlation with ${\rho}_X$ = 1.03 and r = 0.78. The nonlinear Hammett plot is not due to a change in rate-determining step (RDS) but is caused by the resonance stabilization of substrates possessing an electron-donating group in the benzoyl moiety. The Br${\phi}$nsted-type plot for the reactions of 4-chloro-2-nitrophenyl benzoate (6e) with a series of cyclic secondary amines is linear with ${\beta}_{nuc}$ = 0.69, an upper limit for reactions reported to proceed through a concerted mechanism. The aminolysis of 6e in aqueous medium has previously been reported to proceed through a stepwise mechanism with a change in RDS on the basis of a curved Br${\phi}$nsted-type plot. It has been concluded that instability of the zwitterionic tetrahedral intermediate ($T^{\pm}$) in MeCN forces the reaction to proceed through a concerted mechanism. This is further supported by the kinetic result that the amines used in this study are less reactive in MeCN than in $H_2O$, although they are more basic in MeCN over 7 $pK_a$ units.
Singh, Ashish;Kohli, D.K.;Singh, Rashmi;Bhartiya, Sushmita;Singh, M.K.;Karnal, A.K.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제12권2호
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pp.204-211
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2021
We report, synthesis of high surface area composite carbon aerogel using additive based polymerization technique by incorporating graphitic porous carbon as additive. This additive was separately prepared using sol-gel polymerization of resorcinol-furfuraldehyde in iso-propyl alcohol medium at much above the routine gelation temperature to yield porous carbon (CA-IPA) having graphitic layered morphology. CA-IPA exhibited a unique combination of meso-pore dominated surface area (~ 700 m2/g) and good conductivity of ~ 300 S/m. The composite carbon aerogel (CCA) was synthesized by traditional aqueous medium based resorcinol-formaldehyde gelation with CA-IPA as additive. The presence of CA-IPA favored enhanced meso-porosity as well as contributed to improvement in bulk conductivity. Based on the surface area characteristics, CCA-8 composition having 8% additive was found to be optimum. It showed specific surface area of ~ 2056 m2/g, mesopore area of 827 m2/g and electrical conductivity of 180 S/m. The electrode formed with CCA-8 showed improved electrochemical behavior, with specific capacitance of 148 F/g & ESR < 1 Ω, making it a better choice as super capacitor for energy storage applications.
Arsenic is a highly toxic element, and its contamination is widespread around the world. The natural materials with high selectivity and efficiency toward pollutants are important in wastewater treatment technology. In this study, the mesoporous synthetic hectorite was synthesized by facile hydrothermal crystallization of gels comprising silica, magnesium hydroxide, and lithium fluoride. Additionally, the naturally available clay was modified using zirconium at room temperature. Both synthetic and modified natural clays were employed in the removal of arsenate from aquatic environments. The materials were fully characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform-infrared (FT-IR) analyses. The synthesized materials were used to remove arsenic (V) under varied physicochemical conditions. Both materials, i.e., Zr-bentonite and Zr-hectorite, showed high percentage removal of arsenic (V) at lower pH, and the efficiency decreased in an alkaline medium. The equilibrium-state sorption data agrees well with the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms, and the maximum sorption capacity is found to be 4.608 and 2.207 mg/g for Zr-bentonite and Zr-hectorite, respectively. The kinetic data fits well with the pseudo-second order kinetic model. Furthermore, the effect of the background electrolytes study indicated that arsenic (V) is specifically sorbed at the surface of these two nanocomposites. This study demonstrated that zirconium intercalated synthetic hectorite as well as zirconium modified natural clays are effective and efficient materials for the selective removal of arsenic (V) from aqueous medium.
역상 현탁중합법을 이용하여 폴리(아크릴산 포타슘-co-아크릴아마이드) 고흡수성 수지를 입자형태로 제조하였다. 제조된 고분자의 평균 입자 지름은 50~300 $\mu\textrm{m}$ 범위 내에서 계면활성제의 양이 증가함에 따라 감소하였다. 중량측정법을 이용하여 흡수 및 증발 과정에서의 동적, 평형 팽윤 특성을 살펴보았다. 수용액 내에서의 흡수에 따른 입자의 팽윤도는 가교밀도뿐만 아니라 입자의 크기, 외부수용액의 염 농도, 공중합체 조성 등에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 입자 크기, 첨가된 가교제의 농도, 그리고 외부의 이온농도가 감소함에 따라 흡수되는 물의 양이 증가하였다. 수분증발거동은 흡수거동과는 달리 입자의 크기나 공중합체의 조성, 가교제 양 등에 많은 영향을 받지 않았다.
Rabbani, Mohammad Mahbub;Yeum, Jeong Hyun;Kim, Jungsoo;Nam, Dae-Geun;Oh, Weontae
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권5호
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pp.257-261
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2014
Multilayered CdTe/PSS films were prepared by the electrostatic self-assembly method in an aqueous medium. Positively-charged cadmium telluride (CdTe) nanoparticles and anionic polyelectrolyte, poly (sodium 4-styrene sulfonate) (PSS) were assembled alternately in order to build up a multilayered film structure. A linear proportion of absorbance to the number of bilayers suggests that an equal amount of CdTe was adsorbed after each dipping cycle, which resulted in the buildup of a homogenous film. The binding energies of elements (Cd and Te) in multilayered CdTe/PSS film shifted from those of the CdTe nanoparticles in the pure state. This result indicates that the interfacial electron densities were redistributed by the strong electrostatic interaction between the oppositely-charged CdTe and PSS. Electrochemical properties of the multilayered CdTe/PSS films were studied in detail by cyclic voltammetry (CV).
Incorporation of polar functional moieties into polyethylene (PE) film has been achieved by graft copolymerization of polar monomers such as methacrylic acid (MAAc) and acrylamide (AAm) on to PE film, preirradiated with ${\gamma}$-rays from $^{60}Co$ source, using benzoyl peroxide (BPO) as initiator in aqueous medium. Percentage of grafting of MAAc and AAm was determined as a function of irradiation dose, monomer and initiator concentration, temperature, reaction time and amount of water. Maximum percentage of grafting of MAAc (1453%) and AAm (21.28%) was obtained at [MAAc] = $235.3{\times}10^{-2}$ mol/L, [AAm] = $23.4{\times}10^{-2}$ mol/L, [BPO] = $5.5{\times}10^{-2}$ mol/L and $16.5{\times}10^{-2}$ mol/L at $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ in 180 min and 90 min respectively. The grafted PE films were characterized by FTIR, Thermogravimetric analysis (TGA) Scanning Electron Micrography (SEM) and X-ray diffraction methods. Some selective properties of grafted films such as swelling behavior, ion and metal uptake have been carried out. The biodegradation studies of the grafted PE films have also been investigated. The grafted films developed superior swelling behavior with maximum swelling (480%) in water as compared to pristine PE (13.55%), better thermal stability and ion and metal uptake studies showed promising results that can be effectively used for desalination of brackish water and separation of metals from the industrial effluents.
This study evaluated the use of iron-impregnated SBA-15 (Fe/SBA-15) as a catalyst for the oxidative degradation of persistent phenol analogues, such as 2-chlorophenol (2-CP), 4-chlorophenol (4-CP), 2-nitrophenol (2-NP), 4-nitrophenol (4-NP) and 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP) in water. The oxidation reactions were carried out with reaction time, concentration of the phenols, amount of the catalysts, reaction temperature, pH of the reaction mixture as the process variables with or without using hydrogen peroxide as the oxidizing agent. The conversion achieved with Fe/SBA-15 at 353 K for 2-CP, 4-CP, 2-NP, 4-NP, 2,4,6-TCP was 80.2, 71.2, 53.1, 62.8, 77.3% in 5h with a reactant to $H_2O_2$ mole ratio of 1:1, and 85.7, 65.8, 61.9, 63.7, 78.1% in the absence of $H_2O_2$, respectively. The reactions followed pseudo first order kinetics. The leachability study indicated that the catalyst released very little iron into water and therefore, the possibility of secondary pollution is negligible.
Sahoo, Suban K.;Baral, Minati;Bera, Rati Kanta;Kanungo, B. K.
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제30권9호
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pp.1956-1962
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2009
The binding abilities of two multidentate tripodal amine catechol ligands, cis,cis-1,3,5-tris[(2,3-dihydroxybenzylamino) aminomethyl]cyclohexane (TMACHCAT, $L^1)\;and\;N^1,N^3,N^5$-tris(2-(2,3-dihydroxybenzylamino) ethyl)cyclohexane-1,3,5-tricarboxamide (CYCOENCAT, $L^2$) with Ga(III) and In(III) have been investigated by potentiometric and spectrophotometric methods in an aqueous medium of 0.1 M KCl at 25 ${\pm}\;1\;{^{\circ}C}.$ The ligands $L^1\;and\;L^2$ formed various monomeric species $MLH_3,\;MLH_2$, MLH and ML (M = $Ga^{+3}\;and\;In^{+3}$) and showed potential to form strong encapsulated tris(catechol) type complexes. The coordination modes, binding ability and selectivity of the ligands towards Ga(III) and In(III) have been discussed with the help of experimental evidences, and supported with molecular modeling calculations.
Nanocomposites of gold nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were prepared by electrostatic interaction. Gold nanopartic1es were stabilized by polyvinylpyrrolidone (PVP), sodium dodecyl sulfate (SDS) and poly(sodium-4-styrenesulfonate) (PSS) in aqueous medium, and MWNTs were modified by poly(diallyldimethylammonium)chloride (PDDA) in water. The as-perpared Au-MWNT nanocomposites were structurally and electrically characterized by transmission electron microscopy (TEM), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD), UV/Vis spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and cyclo voltammetry (CV). UV/Vis spectra of Au-MWNT nanocomposites showed the characteristic surface plasmon bands in the range of ~515nm, depending on the stabilizers. There is only slight change on the band shape with variation of stabilizing agents for gold nanoparticles. Through FE-SEM and TEM images, the distribution of gold, nanoparticles on the sidewalls of MWNTs was deliberately investigated on Au-MWNT nanocomposites treated with different stabilizers. XPS and CV showed redistribution of electron densities and changes in the binding energy states of nanopartic1es in nanocomposite respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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