Growth of boehmite particles in the presence of xylitol: morphology oriented by the nest effect of hydrogen bonding

文献情報

出版日 2009-10-22
DOI 10.1039/B914062J
インパクトファクター 3.676
著者

Céline Chizallet, Olivier Durupthy, Corinne Chanéac, Renaud Revel, Pascal Raybaud, Jean-Pierre Jolivet


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要旨

The ability to design nanoparticles size and shape through the addition of simple and commercially available organic molecules is of particular interest in the catalytic domain because huge amounts of very fine powders are needed. The origin of this effect is all the more difficult to elucidate because the involved interactions are weak. In this paper, we have investigated the shaping of boehmite AlO(OH) nanoparticles in the presence of polyols like xylitol (C5 alditol) by a combined experimental and theoretical approach. Experimental techniques such as XRD, TEM, IEP measurements, adsorption isotherms measurements, and 13C MAS NMR experiments demonstrate that the effect of xylitol has a thermodynamic origin and suggest weak interactions between xylitol and the surface. Furthermore, the strongest proportion of lateral faces ((100), (001), and (101)) that of basal face would be in agreement with a preferential adsorption upon lateral surfaces. These results were refined by a computational approach. DFT calculations of surface energies (taking into account temperature and solvation effects) and of NMR shielding constants corroborate that molecular adsorption mode is preferred over all adsorption modes involving exchanges with surface OH groups. The preferred adsorption on lateral surfaces is attributed to the nest effect induced by hydroxyl groups localized on the concavities of the (001) and (101) surfaces, able to stabilize the xylitol molecule by hydrogen-bonding, whereas the basal (010) surface is almost flat. This combined experimental and computational approach thus provides interesting rationalization for the morphology effects observed.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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