Exploring the color of transition metal ions in irregular coordination geometries: new colored inorganic oxides based on the spiroffite structure, Zn2-xMxTe3O8 (M = Co, Ni, Cu)

We describe the synthesis, crystal structures, and optical absorption spectra of transition metal substituted spiroffite derivatives, Zn2-xMxTe3O8 (M-II = Co, Ni, Cu; 0 < x <= 1.0). The oxides are readily synthesized by solid state reaction of stoichiometric mixtures of the constituent binaries at 620 degrees C. Reitveld refinement of the crystal structures from powder X-ray diffraction (XRD) data shows that the Zn/MO6 octahedra are strongly distorted, as in the parent Zn2Te3O8 structure, consisting of five relatively short Zn/M-II-O bonds (1.898-2.236 angstrom) and one longer Zn/M-II-O bond (2.356-2.519 angstrom). We have interpreted the unique colors and the optical absorption/diffuse reflectance spectra of Zn2-xMxTe3O8 in the visible, in terms of the observed/irregular coordination geometry of the Zn/M-II-O chromophores. We could not however prepare the fully substituted M2Te3O8 (M-II = Co, Ni, Cu) by the direct solid state reaction method. Density Functional Theory (DFT) modeling of the electronic structure of both the parent and the transition metal substituted derivatives provides new insights into the bonding and the role of transition metals toward the origin of color in these materials. We believe that transition metal substituted spiroffites Zn2-xMxTe3O8 reported here suggest new directions for the development of colored inorganic materials/pigments featuring irregular/distorted oxygen coordination polyhedra around transition metal ions.

Nickel substitution induced effects on gas sensing properties of cobalt ferrite nanoparticles

Ni2+ ion induced unusual conductivity reversal and an enhancement in the gas sensing properties of ferrites based gas sensors, is reported. The Co1-xNixFe2O4 (for x = 0, 0.5 and 1) nanoparticles were synthesized by wet chemical co-precipitation method and gas sensing properties were studied as a function of composition and temperature. The structural, morphological and microstructural characterization revealed crystallite size of in the range 10-20 nm with porous morphology consisting of nano-sized grains. The Energy Dispersive X-ray (EDX) mapping confirms homogeneous distribution of Co, Ni, Fe and O elements in the ferrites. The non-stoichiometry of the inverse spinel type ferrites and the relative concentration of Ni3+/Co3+ defects were studied using X-ray photoelectron spectroscopy. It is found that the addition of Ni2+ ions into cobalt ferrite shows preferred selectivity towards CO gas at high temperature (325 degrees C) and ethanol gas at low temperature (250 degrees C), unlike undoped cobalt ferrite or undoped nickel ferrite, which show similar response for both these gases. Moreover, an unusual conductivity reversal is observed, except cobalt ferrite due to the difference in reactivity of the gases as well as characteristic non-stoichiometry of ferrites. This behavior is highly gas ambient dependent and hence can be well-exploited for selective detection of gases. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural analysis of nickel doped cobalt ferrite nanoparticles prepared by coprecipitation route

Magnetic nanoparticles of nickel substituted cobalt ferrite (NixCo1-xFe2O4:0 <= x <= 1) have been synthesized by co-precipitation route. Particles size as estimated by the full width half maximum (FWHM) of the strongest X-ray diffraction (XRD) peak and transmission electron microscopy (TEM) techniques was found in the range 18-28 +/- 4 nm. Energy dispersive X-ray (EDX) analysis confirms the presence of Co, Ni, Fe and oxygen as well as the desired phases in the prepared nanoparticles. The selective area electron diffraction (SAED) analysis confirms the crystalline nature of the prepared nanoparticles. Data collected from the magnetization hysteresis loops of the samples show that the prepared nanoparticles are highly magnetic at room temperature. Both coercivity and saturation magnetization of the samples were found to decrease linearly with increasing Ni-concentration in cobalt ferrite. Superparamagnetic blocking temperature as determined from the zero field cooled (ZFC) magnetization curve shows a decreasing trend with increasing Ni-concentration in cobalt ferrite nanoparticles. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

On-line voltammetric monitoring of dissolved Cu and Ni in the Gulf of Cadiz, south-west Spain

Geochemical processes in estuarine and coastal waters often occur on temporally and spatially small scales, resulting in variability of metal speciation and dissolved concentrations. Thus, surveys, which are aimed to improve our understanding of metal behaviour in such systems, benefit from high-resolution, interactive sampling campaigns. The present paper discusses a high-resolution approach to coastal monitoring, with the application of an automated voltammetric metal analyser for on-line measurements of dissolved trace metals in the Gulf of Cadiz, south-west Spain. This coastal sea receives metal-rich inputs from a metalliferous mining area, mainly via the Huelva estuary. On-line measurements of dissolved Cu, Zn, Ni and Co were carried out on-board ship during an eight-day sampling campaign in the study area in June 1997. A pumping system operated continuously underway and provided sampled water from a depth of ca. 4 m. Total dissolved metal concentrations measured on-line in the Gulf of Cadiz ranged between <5 nM Cu (<3 nM Ni) ca. 50 km off-shore and 60–90 nM Cu (5–13 nM Ni) in the vicinity of the Huelva estuary. The survey revealed steep gradients and strong tidal variability in the dissolved metal plume extending from the Huelva estuary into the Gulf of Cadiz. Further on-line measurements were carried out with the automatic metal monitor from the bank of the Odiel estuary over a full tidal cycle, at dissolved metal concentrations in the μM range. The application confirmed the suitability of the automated metal monitor for coastal sampling, and demonstrated its adaptability to a wide range of environmental conditions in the dynamic waters of estuaries and coastal seas. The near-real time acquisition of dissolved metal concentrations at high resolution enabled an interactive sampling campaign and therefore the close investigation of tidal variability in the development of the Huelva estuary metal plume.

Copolymerization of dichlorodiphenylsulfone with bis(chlorophthalimide) catalyzed by NiBr2/PPh3/Zn

A new high-performance material, poly(sulfone-imide) was prepared by Ni(0)-catalyzed coupling of aromatic dichlorides containing imide structure and 4,4'-dichlorodiphenylsulfone. The copolymers were produced with high yield and moderate to high inherent viscosities of 0.52-1.13 dL/g. Wide-angle X-ray diffractograms revealed that the polymers were amorphous. Most of the polymers exhibited good solubility and could be readily dissolved in various solvents such as N-methyl-2-pyrrolidinone(NMP) and N,N-dimethylacetamide (DMAc). These polysulfone-imides had glass-transition temperatures between 317 and 345 degreesC and 10% weight loss temperatures in the range of 450476 degreesC in nitrogen atmosphere. The tough polymer films, obtained by casting from cresol solution, had a tensile strength range of 21 158 MPa and a tensile modulus range of 2.1-3.3 GPa.

Computer simulation of Zn(II) speciation and effect of Gd(III) on Zn(II) speciation in human blood plasma

The speciation and distribution of Zn(II) and the effect of Gd(III) on Zn(II) speciation in human blood plasma were studied by computer simulation. The results show that, in normal blood plasma, the most predominant species of Zn(II) are [Zn(HSA)] (58.2%), [Zn(IgG)](20.1%), [Zn(Tf)] (10.4%), ternary complexes of [Zn(Cit)(Cys)] (6.6%) and of [Zn(Cys)(His)H] (1.6%), and the binary complex of [Zn(CYS)(2)H] (1.2%). When zinc is deficient, the distribution of Zn(II) species is similar to that in normal blood plasma. Then, the distribution changes with increasing zinc(II) total concentration. Overloading Zn(II) is initially mainly bound to human serum albumin (HSA). As the available amount of HSA is exceeded, phosphate metal and carbonate metal species are established. Gd(III) entering human blood plasma predominantly competes for phosphate and carbonate to form precipitate species. However, Zn(II) complexes with phosphate and carbonate are negligible in normal blood plasma, so Gd(III) only have a little effect on zinc(II) species in human blood plasma at a concentration above 1.0x10(-4) M.

Single-crystal X-ray structure and properties of K-10[Ni-4(H2O)(2)(AsW9O34)(2)]center dot 4H(2)O

The rational synthesis and the structural and magnetic characterization of a nickel cluster are presented. The compound comprises a rhomblike Ni4O16 group encapsulated between two-heptadentate tungstoarsenate ligands [AsW9O34](9-). The crystal structure of K-10[Ni-4(H2O)(2)(AsW9O34)(2)](.)4H(2)O was solved in monoclinic, P2(1)/n symmetry, with a = 12.258(3) Angstrom, b = 21.232(4) Angstrom, c = 15.837(3) Angstrom, beta = 92.05(3)degrees, V = 4119.1(14) Angstrom(3), Z = 2, and R = 0.0862. The crystal structure of the Ni(II) derivative was compared with that of the Cu(II), Zn(II), Co(II) and Mn(II) derivatives. The Ni4O14(H2O)(2) unit in the compound shows no Jahn-Teller distortion. On the other hand, the Ni(II) derivative shows ferromagnetic exchange interactions within the Ni4O16 group (J = 7.8 cm(-1), J' = 13.7 cm(-1)) and an S = 4 ground state, the highest spin state reported in a heteropoly complex. Its redox electrochemistry has been studied in acid buffer solutions using cyclic voltammetry. It exhibited two steps of one-electron redox waves attributed to redox processes of the tungsten-oxo framework. The new catalyst showed an electrocatalytic effect on the reduction of NO2-.

INTERACTIONS OF RARE-EARTH LENS WITH BOVINE BLOOD CU(ZN)-SUPEROXIDE DISMUTASE

The interactions of lanthanium trichloride and terbium trichloride with bovine blood Cu (Zn)-superoxide dismutase [Cu(Zn)-SOD] in the aqueous solution of hexamethylenetetrarnine buffer (pH = 6.3) have been studied by using fluorescece, CD and ESR spectra. The results indicated that rare earth ions were coordinated to the carboxyl groups of acidic amino acid residues which were far from active center of the Cu(Zn)-SOD molecule and only lightly disturbed the secondary structure of the enzyme protien, and made the coordination structure of enzyme-bound CU2+ come from the rhombchedron to the axial shape at 77 K and the activity of Cu(Zn)-SOD enzyme was not nearly changed at room temperature.

The cDNA cloning and mRNA expression of cytoplasmic Cu, Zn superoxide dismutase (SOD) gene in scallop Chlamys farreri

Cu, Zn superoxide dismutases (SODs) are rnetalloenzymes that represent one important line of defence against reactive oxygen species (ROS). A cytoplasmic Cu. Zn SOD cDNA sequence was cloned from scallop Chlamys farreri by the homology-based cloning technique. The full-length cDNA of scallop cytoplasmic Cu, Zn SOD (designated CfSOD) was 1022 bp with a 459 bp open reading frame encoding a polypeptide of 153 amino acids. The predicted amino acid sequence of CfSOD shared high identity with cytoplasmic Cu. Zn SOD in molluscs, insects, mammals and other animals, such as cytoplasmic Cu, Zn SOD in oyster Crassostrea sostrea gigas (CAD42722), mosquito Aedes aegypti (ABF18094), and cow Bos taurus (XP_584414). A quantitative reverse transcriptase real-time PCR (qRT-PCR) assay was developed to assess the mRNA expression of CfSOD in different tissues and the temporal expression of CfSOD in scallop challenged with Listonella anguillarum, Micrococcus luteus and Candida lipolytica respectively. Higher-level mRNA expression of CfSOD was detected in the tissues of haemocytes, gill filaments and kidney. The expression of CfSOD dropped in the first 8-16 h and then recovered after challenge with L. anguillarum and M. litteus, but no change was induced by the C. lipolytica challenge. The results indicated that CfSOD was a constitutive and inducible acute-phase protein, and could play an important role in the immune responses against L. anguillarum and M. luteus infection. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Síntesi i estructura de lligands hexaazamacrocíclics i dels seus complexos de Zn. Estudis de catàlisi i de fenòmens de reconeixement molecular amb substrats aniònics

Es realitza una breu introducció a la Química Supramolecular, la qual estudia les estructures i funcions de les associacions que resulten de la unió d'espècies moleculars a través d'enllaços intermoleculars, no covalents. El reconeixement molecular, reactivitat i transport són les funcions bàsiques de les espècies supramoleculars. El present treball tracta de la química supramolecular d'anions i del potential efecte catalític de complexos de Zinc amb lligands hexaazamacrocilics en reaccions de hidròlisis d'esters de fosfat. Els lligands descrits en aquest treball són lligands macrocíclics hexadentats formats per amines secundàries o terciàries enllaçades a cadenes alquíliques de dos o tres àtoms de carbonis formant dos braços, que estan unides per un espaiador, El conjunt de lligands que s'estudien permeten estudiar els diferents factors, geomètrics, electrònics i estèrics que controlen els fenòmens de reconeixement molecular. El treball descriu en detall els procediments de síntesi i la caracterització d'aquest conjunt de lligands. S'ha realitzat un estudi sistemàtic dels diferents factors que afecten als fenòmens de reconeixement molecular entre lligands macrocíclics (L), descrits anteriorment i substrats aniònics (S): fosfats, polifosfats i dicarboxilats. Els estudis s'han realitzat tant en dissolució aquosa, a partir de mesures potenciomètriques, com en estat sòlid per difracció de Raig-X a partir de la obtenció de les estructures cristal·lines dels complexos. La força de l'enllaç en els complexos ternaris H:L:S es racionalitza en termes d'enllaç per pont d'hidrogen, interaccions electrostàtiques i interaccions per -Stacking. Així mateix es racionalitza la importància de les dimensions i forma de la cavitat en el grau d'interacció. Actualment hi ha un gran interès en l'estudi del paper que juguen els ions metàl·lics en el centre actiu dels metal·loenzims hidrolítics tal com la carboxipeptidasa, que catalitza la hidròlisi d'aminoàcids C-terminals de substrats polipeptídics, l'anhidrasa carbònica, que catalitza la reacció d'hidratació del CO2 per donar hidrogencarbonat, la fosfatasa alcalina, que actua catalitzant la hidròlisi no específica de monoesters de fosfats a pH alcalí. El Zn(II) és un metall que es troba sovint formant part dels centres actius dels metal·loenzims i és el segon element de transició més abundant en els organismes vius. Per aquest motiu són útils els models sintètics que puguin actuar com a mimetitzadors de reaccions bioinorgàniques en les que els metal·loenzims juguen un paper com a catalitzadors. Els models sintètics són complexos de metalls de transició formats per un lligand o lligands en el seu entorn de coordinació més immediat que tinguin efectes electrònics i estèrics els més similar possible als que es produeixen en el centre actiu dels enzims. Donat la importància dels complexos de Zn(II) com a models biomimètics de metal·loenzims hidrolítics, s'han sintetitzat i caracteritzat complexos dinuclears de Zn(II) amb lligands hexaazamacrocíclics descrits anteriorment. S'ha realitzat un estudi de la seva activitat catalítica en la hidròlisi d'un ester activat, l'acetat de p-nitrofenil, un substrat característic que s'utilitza per analitzar l'activitat catalítica dels models biomimètics.

Síntesi, estructura i reactivitat de nous complexos de Cu, Ag i Ni contenint lligands triazamacrocíclics. Aplicacions en l'activació d'enllaços

· S'ha preparat i caracteritzat una família de complexos de Cu(III) contenint lligands triazamacrocíclics, estudiant-se les seves propietats estructurals, espectroscòpiques i redox. Aquesta àmplia família de complexos tenen un gran interès perquè permeten descriure les propietats dels complexos de Cu en un estat d'oxidació poc habitual i a més ens han permès mesurar de manera quantitativa l'efecte Meyerstein. · Una nova família de complexos de Cu(I) amb els lligands triazamacrocíclics es sintetitzada i caracteritzada per tècniques espectroscòpiques i estructurals, demostrant que aquests complexos presenten diferents estructures a l'estat sòlid i en dissolució. Així doncs, mentre que en dissolució es demostra per RMN que es tracta d'una espècie monomèrica, la determinació estructural per difracció de raigs X d'aquests complexos de Cu(I), ens confirma la formació d'espècies polimèriques. Per altra banda, s'ha estudiat la seva reactivitat; a) la seva implicació en la formació de lligands deuterats mitjançant l'intercanvi H/D en condicions suaus i b) la formació de complexos bisfenoxo a partir de la reactivitat entre els corresponents complexos de Cu(I) i oxigen molecular. De la mateixa manera, s'ha preparat el corresponent anàleg de Ag(I) en estat sòlid, obtenint la formació d'un polímer de Ag(I), el qual presenta a l'estat sòlid una estructura en forma de ziga-zaga, diferent a l'estructura del polímer de Cu(I), que és lineal. · S'ha determinat i proposat el mecanisme que té lloc en l'activació de l'enllaç C-H i posterior reacció de transferència per tal d'estabilitzar els productes finals mitjançant una reacció de desproporció. El seguiment de la reacció té lloc mitjançant tècniques espectroscòpiques com UV-vis. Dit seguiment, ens permet determinar les diferents influències electròniques sobre la reacció de formació dels complexos organometàl·lics de Cu(III). A més a més, el seguiment de la reacció a baixa temperatura ens permet determinar espectroscòpica i teòricament la formació d'un intermedi de Cu(II), i mitjançant la determinació dels paràmetres cinètics i termodinàmics es proposa un mecanisme de reacció. Posteriorment, s'ha assajat la reactivitat d'una sal de Cu(II) amb un lligand macrocíclic que conté un grup metil en el carboni orientat cap al centre del macrocicle, implicant la formació d'un intermedi agòstic. De la determinació estructural d'aquest intermedi de CuII i del lligand protonat, s'extreuen una sèrie de conclusions molt interessants, com són la demostració estructural de l'activació de l'enllaç C-C en la primera etapa de formació i de manera anàloga poder comparar-ho amb els sistemes macrocíclics HL2-HL6, demostrant la possible formació d'un intermedi agòstic, on es produeix l'activació de l'enllaç C-H. Aquesta similitud estaria d'acord amb els sistemes HL2-HL6, els quals espectroscòpica i teòricament s'havia detectat la presència d'un intermedi de característiques similars. Degut a l'acidesa d'aquest protó, i gràcies a la presència d'una base com és el propi lligand, aquest podia ésser extret donant lloc a la formació dels corresponents organometàl·lics de Cu(III). Dita estructura també representa un dels pocs exemples d'un organometàl·lic de CuII, un estat d'oxidació poc conegut dins d'aquest camp. · S'ha descrit la reactivitat dels nous complexos organometàl·lics de Cu(III), els quals sota medi pròtic i en condicions àcides o neutres són espècies totalment estables, però en condicions bàsiques o reductores aquestes espècies reaccionen donant lloc a la formació de noves espècies de tipus bisfenoxo, on el Cu es troba en estat d'oxidació +2. S'han caracteritzat mitjançant difracció de RX, on es s'observa l'entorn químic del Cu, la geometria del complex bisfenoxo i l'hidroxilació de l'anell aromàtic. · Finalment, s'ha descrit per primera vegada la síntesi i caracterització d'uns nous complexos organometàl·lics de Ni. Aquests són sintetitzats en base als càlculs teòrics realitzats sobre els nostres sistemes macrocíclics. Per aquests complexos hem investigat l'efecte del metall, canviant el coure per altres metalls de la primera sèrie de transició (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) i de la segona sèrie de transició (Ru, Rh, Pd, Ag). Els resultats demostren que el Ni(II), és el metall que presenta una major capacitat de l'activació de l'enllaç C-H en aquests sistemes aromàtics. Aquests compostos s'oxiden lentament cap a complexos de Ni(III). Per altra banda, l'addició d'una sal de clor sobre una solució d'un complex de Ni(II) permet aïllar el corresponent complex de Ni(III), caracteritzat per ressonància de spin electrònic

New insights into the compressibility and high-pressure stability of Ni(CN)2: a combined study of neutron diffraction, Raman spectroscopy, and inelastic neutron scattering

Nickel cyanide is a layered material showing markedly anisotropic behaviour. High-pressure neutron diffraction measurements show that at pressures up to 20.1 kbar, compressibility is much higher in the direction perpendicular to the layers, c, than in the plane of the strongly chemically bonded metal-cyanide sheets. Detailed examination of the behaviour of the tetragonal lattice parameters, a and c, as a function of pressure reveal regions in which large changes in slope occur, for example, in c(P) at 1 kbar. The experimental pressure dependence of the volume data is fitted to a bulk modulus, B0, of 1050 (20) kbar over the pressure range 0–1 kbar, and to 124 (2) kbar over the range 1–20.1 kbar. Raman spectroscopy measurements yield additional information on how the structure and bonding in the Ni(CN)2 layers change with pressure and show that a phase change occurs at about 1 kbar. The new high-pressure phase, (Phase PII), has ordered cyanide groups with sheets of D4h symmetry containing Ni(CN)4 and Ni(NC)4 groups. The Raman spectrum of phase PII closely resembles that of the related layered compound, Cu1/2Ni1/2(CN)2, which has previously been shown to contain ordered C≡N groups. The phase change, PI to PII, is also observed in inelastic neutron scattering studies which show significant changes occurring in the phonon spectra as the pressure is raised from 0.3 to 1.5 kbar. These changes reflect the large reduction in the interlayer spacing which occurs as Phase PI transforms to Phase PII and the consequent increase in difficulty for out-of-plane atomic motions. Unlike other cyanide materials e.g. Zn(CN)2 and Ag3Co(CN)6, which show an amorphization and/or a decomposition at much lower pressures (~100 kbar), Ni(CN)2 can be recovered after pressurising to 200 kbar, albeit in a more ordered form.

Removal of Zn(2+) from Electroplating Wastewater Using Modified Wood Sawdust and Sugarcane Bagasse

This paper describes the preparation of new adsorbents derived from sugarcane bagasse and wood sawdust (Manilkara sp.) to remove zinc (II) ions from electroplating wastewater. The first part deals with the chemical modification of sugarcane bagasse and wood sawdust, using succinic anhydride to introduce carboxylic acid functions into the material. The obtained materials (modified sugarcane bagasse MB2 and modified wood sawdust MS2) were then characterized by infrared spectroscopy (IR) and used in adsorption experiments. The adsorption experiments evaluates Zn(2+) removal from aqueous single metal solution and real electroplating wastewater on both batch and continuous experiments using fixed-bed columns prepared in laboratorial scale with the obtained adsorbents. Adsorption isotherms were then developed using Langmuir model and the Thomas kinetic model. The calculated Zn(2+) adsorption capacities were found to be 145 mg/g for MS2 and 125 mg/g for MB2 in single metal aqueous solution, whereas for the industrial wastewater these values were 61 mg/g for MS2 and 55 mg/g for MB2.