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Merck

Local environments of boron heteroatoms in non-crystalline layered borosilicates.

Physical chemistry chemical physics : PCCP (2015-08-01)
Mounesha N Garaga, Ming-Feng Hsieh, Zalfa Nour, Michael Deschamps, Dominique Massiot, Bradley F Chmelka, Sylvian Cadars
要旨

Boron heteroatom distributions are shown to be significantly different in two closely related layered borosilicates synthesized with subtly different alkylammonium surfactant species. The complicated order and disorder near framework boron sites in both borosilicates were characterized at the molecular level by using a combination of multi-dimensional solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy techniques and first-principles calculations. Specifically, two-dimensional (2D) solid-state J-mediated (through-bond) (11)B{(29)Si} NMR analyses provide direct and local information on framework boron sites that are covalently bonded to silicon sites through bridging oxygen atoms. The resolution and identification of correlated signals from distinct (11)B-O-(29)Si site pairs reveal distinct distributions of boron heteroatoms in layered borosilicate frameworks synthesized with the different C16H33N(+)Me3 and C16H33N(+)Me2Et structure-directing surfactant species. The analyses establish that boron atoms are distributed non-selectively among different types of silicon sites in the layered C16H33N(+)Me3-directed borosilicate framework, whereas boron atoms are preferentially incorporated into incompletely condensed Q(3)-type sites in the C16H33N(+)Me2Et-directed borosilicate material. Interestingly, framework boron species appear to induce framework condensation of their next-nearest-neighbor silicon sites in the C16H33N(+)Me3-directed borosilicate. By comparison, the incorporation of boron atoms is found to preserve the topology of the C16H33N(+)Me2Et-directed borosilicate frameworks. The differences in boron site distributions and local boron-induced structural transformations for the two surfactant-directed borosilicates appear to be due to different extents of cross-linking of the siliceous frameworks. The molecular-level insights are supported by density functional theory (DFT) calculations, which show the distinct influences of boron atoms on the C16H33N(+)Me3- and C16H33N(+)Me2Et-directed borosilicate frameworks, consistent with the experimental observations.

材料
製品番号
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製品内容

Sigma-Aldrich
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド, ≥98%
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Sigma-Aldrich
硝酸, 70%, purified by redistillation, ≥99.999% trace metals basis
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数量
Sigma-Aldrich
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド, for molecular biology, ≥99%
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在庫状況
単価
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Sigma-Aldrich
ホウ酸, BioReagent, for molecular biology, suitable for cell culture, suitable for plant cell culture, ≥99.5%
カタログ番号
容量
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単価
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Sigma-Aldrich
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド, BioXtra, ≥99%
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単価
数量
Sigma-Aldrich
水酸化テトラメチルアンモニウム 溶液, 25 wt. % in H2O
カタログ番号
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数量
Sigma-Aldrich
硝酸, ACS reagent, ≥90.0%
カタログ番号
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Sigma-Aldrich
硝酸, JIS special grade, 60.0-61.0%, density: 1.38
カタログ番号
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Sigma-Aldrich
ホウ酸, suitable for electrophoresis, ≥99.5%
カタログ番号
容量
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単価
数量
Sigma-Aldrich
水酸化テトラメチルアンモニウム 溶液, 25 wt. % in methanol
カタログ番号
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Sigma-Aldrich
硝酸, SAJ first grade, 60.0-62.0%, density: 1.38
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Sigma-Aldrich
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド, BioUltra, for molecular biology, ≥99.0% (AT)
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Sigma-Aldrich
水酸化テトラメチルアンモニウム 溶液, 10 wt. % in H2O
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Sigma-Aldrich
水酸化テトラメチルアンモニウム 溶液, ACS reagent
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Sigma-Aldrich
ホウ酸, BioXtra, ≥99.5%
カタログ番号
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Sigma-Aldrich
ホウ酸, 99.999% trace metals basis
カタログ番号
容量
在庫状況
単価
数量
Sigma-Aldrich
ホウ酸, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (T)
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単価
数量
Sigma-Aldrich
ホウ酸, 99.97% trace metals basis
カタログ番号
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数量
Sigma-Aldrich
硝酸, 60.0-62.0%, suitable for determination of toxic metals, density: 1.38
カタログ番号
容量
在庫状況
単価
数量
Sigma-Aldrich
ホウ酸, SAJ first grade, ≥99.5%
カタログ番号
容量
在庫状況
単価
数量