Summary
ويرد على بروتوكول لتوليف ني مثل الأسفنج وإضعاف مثل1-xNbسس جسيمات نانوية بالترسيب الكيميائي.
Abstract
علينا أن نظهر طريقة لتجميع المواد الحفازة Nb1-سسسني مع النانو مثل الأسفنج والشبيهة بإضعاف. باختلاف نسبة Nb:Ni، سلسلة من نيسملحوظة:1-سس جسيمات نانوية مع مختلف التراكيب الذرية (x = 0.03 0.08، 0.15 و 0.20) قد أعدت بالترسيب الكيميائي. هذه نيسملحوظة:1-سس المحفزات تتسم حيود الأشعة السينية والأشعة السينية النانومترية التحليل الطيفي والميكروسكوب الإلكتروني المسح. وكشفت الدراسة مظهر مثل الأسفنج والشبيهة بإضعاف من ملاحظة:0.03س ني0.97وني0.92Nb0.08س على سطح NiO، ومساحة أكبر من هذه نيسملحوظة:1-سس المواد الحفازة، بالمقارنة مع معظم NiO. يمكن الحصول على الحد الأقصى للمساحة السطحية من 173 م2/g ني0.92Nb0.08س المواد الحفازة. وبالإضافة إلى ذلك، حققت هيدروكونفيرسيون الحفاز للمركبات المشتقة من اللجنين باستخدام المركبة ني0.92Nb0.08س المواد الحفازة.
Introduction
إعداد نانومترى تلقي اهتماما متزايداً بسبب تطبيقها حاسما في مجال مختلف. قد وضعت1،2،3،4،،من56 طرق مختلفة لإعداد جسيمات نانوية أكسيد ني-ملحوظة:-O مختلطة، مثل أسلوب خلط الجافة،7، طريقة التبخر 8 ،10،9،،من1113 12،سول الأسلوب هلام، طريقة التحلل الحراري14 ،15 و الاحتراق التلقائي. 16 في طريقة تبخر نموذجية9، المحاليل التي تحتوي على القدر المناسب من السلائف معدنية، النيكل نترات الأمونيوم وسداسي هيدرات النيوبيوم أكسالات كانت ساخنة في 70 درجة مئوية. بعد إزالة المذيبات وتجفيف المزيد والإحراق، وحصل على الأكاسيد المختلطة. يحمل هذه العوامل الحفازة أكسيد نشاط الحفاز ممتاز والانتقائية نحو dehydrogenation عنصر مؤكسد (وده) من الإيثان، الذي يتصل بإعادة ترتيب الإلكترونية والهيكلية الناجمة عن إدراج الاتصالات النيوبيوم في ظاهرتي شعرية . 11 إدراج ملحوظة يقلل جذريا الأنواع الأكسجين اليكتروفيليك، ومسؤولة عن ردود فعل أكسدة الإيثان12. كنتيجة لذلك، قد تم القيام به ملحقات لهذا الأسلوب في إعداد أنواع مختلفة من أكاسيد ني لي س مختلطة، حيث لي = لي وال، Ga، Ti وملغم تا. 13 أنها وجدت أن الاختلاف من المعادن دوبانتس يمكن أن يغير الجذور الأكسجين اليكتروفيليك وغير انتقائية لظاهرتي، وبالتالي بانتظام ضبط النشاط وده وانتقائية تجاه الإيثان. ولكن عموما المساحة السطحية لهذه الأكاسيد نسبيا الصغيرة (< 100 م2/g)، بسبب فصل المرحلة الممتدة وتشكيل كبيرة ملحوظة2س5 بذر بلوري، ومما أعاق استخداماتها في غيرها الحفاز التطبيقات.
الجافة خلط الأسلوب، يعرف أيضا باسم أسلوب طحن الجوامد، أسلوب استخداماً آخر لإعداد المواد الحفازة أكسيد مختلط. حيث يتم الحصول على المواد الحفازة بطريقة خالية من المذيبات، يوفر هذا الأسلوب بديلاً واعداً الخضراء والمستدامة في التحضير لأكسيد مختلط. أعلى المساحة السطحية التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة هو 172 م2/g لني80Nb20 في تكليس درجة حرارة 250 درجة مئوية. 8 هذا الأسلوب الحالة الصلبة غير موثوقة كما كواشف مختبر غير مختلطة جيدا على المقياس الذري. ولذلك، بتحكم أفضل في التجانس الكيميائية وتوزيع حجم الجسيمات محددة ومورفولوجيا، أساليب أخرى مناسبة لإعداد ني-ملحوظة:-O مختلطة أكسيد لا يزال يجري البحث عن جسيمات نانوية. 7
بين استراتيجيات مختلفة في التنمية لجسيمات نانوية، الترسيب الكيميائي كإحدى الطرق الواعدة لتطوير نانوكاتاليستس، حيث أنه يسمح ترسيب كاملة من الأيونات المعدنية. أيضا، تعد جسيمات نانوية من أعلى المناطق السطحية عادة باستخدام هذا الأسلوب. لتحسين خصائص الحفاز لجسيمات نانوية ني-ملحوظة:-O، نحن هنا تقرير البروتوكول المتعلق بتجميع سلسلة من المواد الحفازة أكسيد ني-ملحوظة:-O مختلطة مع مساحة سطح عالية بطريقة الترسيب الكيميائي. ونحن تبين أن نسبة المولى Nb:Ni عاملاً حاسما في تحديد النشاط الحفاز من الأكاسيد نحو هيدروديوكسيجينيشن المركبات العضوية المشتقة من اللجنين. مع نسبة عالية من Nb:Ni أعلاه 0.087، شكلت الخاملة نينب2س6 الأنواع. يسلك الهياكل الشبيهة بإضعاف نانوشيتس ني0.92Nb0.08س، الذي كان أكبر مساحة السطح (م 1732/g)، وأظهرت النشاط أفضل وانتقائية تجاه هيدروديوكسيجينيشن انيسول إلى الحلقي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تنبيه: للتعامل الصحيح مع أساليب وخصائص والسمية للمواد الكيميائية المذكورة في هذه الورقة، الرجوع إلى كشوف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS). بعض المواد الكيميائية المستخدمة مواد سامة ويجب أن تؤخذ يهتم المسببة للسرطان وخاصة. المواد النانوية قد يحتمل أن تشكل مخاطر السلامة والآثار الصحية. وينبغي تجنب الاتصال الاستنشاق والجلد. يجب أن تمارس الحذر السلامة، مثل أداء توليف محفز في الدخان هود ومحفِّز تقييم الأداء مع مفاعلات اﻷوتوكﻻف. يجب ارتداء معدات الوقاية الشخصية.
1-إعداد ني0.97Nb0.03O العوامل الحفازة حيث نسب المولى Nb:(Ni+Nb) يساوي 0.03
- الجمع بين 0.161 ز هيدرات أكسالات النيوبيوم (V) مع ز 2.821 نترات النيكل في 100 مل مياه في قارورة 250 مل العنق ثلاثة أسفل جولة مزودة بشريط إثارة.
- إثارة الحل في دورة في الدقيقة 50 و 70 درجة مئوية لإذابة المركبات حتى اختفاء متسرعا محرض مغناطيسي تدفئة باستخدام.
- رفع درجة الحرارة إلى 80 درجة مئوية بمعدل 2 درجة مئوية/دقيقة بسرعة.
- إضافة حل أساسية مختلطة [هيدروكسيد الأمونيوم المائية (50 مل، 1.0 متر) وهيدروكسيد الصوديوم (50 مل، 0.2 M)] إلى الخليط رد فعل dropwise حتى تصل إلى الرقم الهيدروجيني للحل ني/Nb 9.0.
- بينما إثارة رد فعل الخليط، رفع درجة الحرارة إلى 120 درجة مئوية في الدقيقة 2 درجة مئوية.
- يقلب الخليط رد الفعل بين عشية وضحاها 50 لفة في الدقيقة في 120 درجة مئوية حتى اختفاء اللون الأخضر من الحل الكامل.
- إجراء تحليل قياس الطيف الكتلي (برنامج المقارنات الدولية-OES) انبعاثات البلازما الضوئية إلى جانب الحث على حل لتقييم تركيز ني المتبقية2 + وملحوظة5 + الأيونات في الحل وضمان الترسيب كاملة من النيكل المتبقية نترات.
- جمع الصلبة عن طريق الترشيح باستخدام قارورة [بشنر]. أغسل الصلبة بإضافة 2 لتر منزوع الماء مرارا وتكرارا في غضون 20 دقيقة لإزالة الأيونات الموجبة Na+ المتبقية.
- جمع الصلبة في مشاهدة زجاج. الجافة الصلبة عند 110 درجة مئوية ح 12 في الفرن الجاف.
- كالسن من المواد الصلبة في الهواء الاصطناعية (20 مل/دقيقة س2 و 80 مل/دقيقة ن2) 450 درجة مئوية ح 5 في الفرن أنبوب التدفئة. التحقق من جميع الأواني الزجاجية لعيب قبل استخدام درجة حرارة عالية من رد الفعل.
- بعد الإحراق، الحصول على 1 غ ني0.97محفز0.03س ملحوظة. استخدام معدات الوقاية المناسبة مثل سلامة النظارات، والقفازات، ومعطف مختبر، والأبخرة غطاء القيام برد فعل نانوكريستال بسبب مخاطر الأمان المحتملة والآثار الصحية للمواد النانوية.
2-إعداد ني0.92Nb0.08"محفزات س" حيث نسب المولى Nb:(Ni+Nb) يساوي 0.08
- هذا الإجراء مماثلة لتلك التي 1 باستثناء الخطوتين الأولى والثانية:
- حل ز 0.43 من هيدرات أكسالات النيوبيوم (V) في 100 مل مياه.
- بشكل منفصل، حل ز 2.675 نترات النيكل في 100 مل مياه.
3-إعداد ملحوظة:0.15"محفزات س" حيث نسب المولى Nb:(Ni+Nb) ما يعادل 0.15 ني0.85
- الإجراء مماثلة لتلك التي 1 باستثناء الخطوتين الأولى والثانية:
- حل 0.807 ز هيدرات أكسالات النيوبيوم (V) في 100 مل مياه.
- بشكل منفصل، حل ز 2.472 نترات النيكل في 100 مل مياه.
4-إعداد ني0.80Nb0.20"س المواد الحفازة" حيث نسب المولى Nb:(Ni+Nb) يساوي 0.20
- الإجراء مماثلة لتلك التي 1 باستثناء الخطوتين الأولى والثانية:
- حل 1.076 ز هيدرات أكسالات النيوبيوم (V) في 100 مل مياه.
- بشكل منفصل، حل ز 2.326 نترات النيكل في 100 مل مياه.
5-إعداد ملحوظة2س5 باستخدام طريقة الترسيب الكيميائي
- كالسيني حمض نيوبيك (ملحوظة:2س5·nH2س) في الهواء الاصطناعية ح 5 في 450 درجة مئوية للحصول على نقي Nb2س5 جسيمات.
ملاحظة: التأكد من الانتهاء من رد الفعل باستخدام الأشعة السينية مسحوق الحيود (XRD) تحليل، حيث Nb2س5·nH2س Amorphous وملحوظة2س5 بلورية. وفقا للتحليل، والإحراق ح 5 في 450 درجة مئوية كان كافياً لإكمال رد فعل.
6-تجميع اللجنين β-س-4 نموذج مجمع، 2-(2-methoxyphenoxy)-1-phenylethan-1-one
- حل برومواسيتوفينوني (ز 9.0، 45 ميللي مول) و 2-ميثوكسيفينول (6.6 ز، ملمول 53) في 200 مل dimethylformamide (DMF) في قارورة مخروطية 500 مل مع محرض مغناطيسية. استخدام غطاء معدات والأبخرة الواقية المناسبة للقيام برد فعل باستخدام المواد الكيميائية المسببة للتآكل والمسببة للسرطان والمواد الكاشفة.
- مزيج الحل DMF أعلاه مع هيدروكسيد البوتاسيوم (ز 3.0، ملمول 53) ويحرك الخليط بين عشية وضحاها في دورة في الدقيقة 50 في درجة حرارة الغرفة باستخدام النمامون المغناطيسي.
- استخراج المنتج مع الحل خليط من 200 مل ح2س و 600 مل من الاثير ثنائي إثيل (1:3، v/v) استخدام القمع الانفصال. الحصول على الطبقة العليا إثيل الاثير للحل.
- إضافة مجسو4 (10 جرام) لامتصاص رطوبة الحل إثيل الاثير. تصفية مجسو4 للحصول على الحل إثيل الاثير باستخدام ورق الترشيح والقمع.
- بعد إزالة الحل إثيل الاثير تحت ضغط انخفاض في 0.08 الآلام والكروب الذهنية باستخدام مبخر دوراني، حل هذه البقايا في 5 مل إيثانول.
- تتبخر ببطء مذيب الإيثانول ريكريستاليزي المنتج في كوب 10 مل. الحصول على المنتج (11.5 غ) كمسحوق مصفر وعائد المنتج هو 90% استناداً إلى برومواسيتوفينوني. من 1تحليل "ح الرنين المغناطيسي"، 1ح الرنين المغناطيسي النووي ([دمس]): δ 3.78 (ق، ح 3، أوتش3)، 5.54 (ق، ح 2، الفصل2)، 6.82-8.01 (م، ح 9، العطرية) جزء في المليون. 17
7-هيدروديوكسيجينيشن المستمدة من اللجنين العطرية خماسي البروم ثنائي الفينيل
ملاحظة: الاثير العطرية المختارة المستمدة من اللجنين انيسول في هذه التجربة وهو المحفز ني0.92Nb0.08O. استخدام معدات الوقاية المناسبة وغطاء الدخان القيام برد فعل باستخدام المواد الكيميائية المسببة للسرطان.
- تجهيز مفاعل اﻷوتوكﻻف 50 مل فولاذ المقاوم للصدأ مع سخان ومحرض مغناطيسية.
- الحد ني0.92Nb0.08س محفز (ز 1) التي تم الحصول عليها من الخطوة 2 في مفاعل اﻷوتوكﻻف ح2 الغلاف الجوي في 400 درجة مئوية ح 2 ومن ثم تخميل حافزا تحت الأرجون (50 مل/دقيقة) بين عشية وضحاها.
- حل انيسول (1.1712 ز، 8 wt %) إلى n-ديكان (20 مل) مع استخدام n-دوديكان (0.2928 ز، 2% بالوزن) كمعيار داخلية للتحليل الكمي الفصل اللوني للغاز (GC).
- إدخال المواد الحفازة المخفضة (0.1 g) في مفاعل اﻷوتوكﻻف سريعاً لتجنب وقت التعرض الطويل مع الهواء (< 5 دقائق).
- إغلاق مفاعل اﻷوتوكﻻف، تطهير مرارا وتكرارا مع ح2 (3 مرات في 3 ميغاباسكال الضغط) للقضاء على الهواء، ومن ثم الخليط رد فعل على ضغط الغلاف الجوي.
- تعيين سرعة إثارة 700 لفة في الدقيقة.
- بعد التسخين لدرجة الحرارة المطلوبة في 160-210 درجة مئوية إلى 2 درجة مئوية/دقيقة، ممارسة الضغط على مفاعل اﻷوتوكﻻف للآلام والكروب الذهنية 3 وتعيين نقطة الصفر-الوقت (t = 0).
ملاحظة: نطاق درجة الحرارة 160-210 درجة مئوية المناسب في هذا التقرير. - في وقت لاحق، تبريد الخليط في درجة حرارة الغرفة في 10 درجة مئوية/دقيقة فورا وتحليل المنتجات deoxygenated استخدام الفصل اللوني للغاز مع كاشف جماعية انتقائية. 17
- تحديد تحويل نموذج اللجنين مجمع وفقا للمعادلة التالية:
- تحديد انتقائية المنتج وفقا للمعادلة التالية:
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
أنماط حيود الأشعة السينية (XRD) (الشكل 1 و الشكل 2)، الرهان المساحات السطحية، المبرمجة في درجة الحرارة الحد من الهيدروجين مع الهيدروجين (H2-TPR)، المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) مجهزة بالطاقة المشتتة "بالأشعة السينية" (EDX ) محلل، مطيافية الأشعة السينية النانومترية (XPS) جمعت لجسيمات نانوية ظاهرتي، ني-ملحوظة:-O وملحوظة2س5 أكاسيد17 (رقم 3 و رقم 4). إكسرد، ووزارة شؤون المرأة و XPS تستخدم لتحديد المرحلة ومورفولوجية النانو. الخصائص الفيزيائية ني-ملحوظة:-O أكاسيد مختلطة جمعت في الجدول 1. 17
تم الإبلاغ عن هيكل المواد الحفازة وناقش سابقا. 17 نمط حيود "الأشعة السينية" التي تم جمعها لخليط الأكسيد التي شكلتها الأمطار الكيميائية نترات النيكل واكسالات رطب النيوبيوم (V) (الشكل 1)، اتفاق جيد مع مراعاتها رطب أكسالات النيكل (جكبدس 25-0581) . بعد الإحراق مع رواسب أكسيد مختلط ح 2 في 700 درجة مئوية، لاحظ القمم في 2θ من 26.8°، 35.2 و 52.9 درجة (جكبدس 76-2355) هي المقابلة للمرحلة6 2س نينب البلورية.
تتوافق مع نمط حيود الأشعة السينية المجمعة للمركب نيسملحوظة:1-سس نانوحبيبات بعد تكليس ح 5 في 450 درجة مئوية (الشكل 2)، عرض قمم الحيود الرئيسي الموجود في 2θ 62.5 °، 74.8 ° 37.1 درجة و 43.2 درجة ° 78.7، (111)، (200)، (220)، (311) و reflections (222)، على التوالي. هذا اتفاق جيد بلوري الهيكل بونسينيتي ظاهرتي (جكبدس 89-7130). وإلى جانب ذلك، من الواضح لوحظ أن ذروة خلفية واسعة النطاق منخفض شدة يظهر في حوالي 26 درجة مع زيادات ملحوظة في التحميل، التي تعزى إلى ظهور أكاسيد النيوبيوم متبلور نتيجة للترسيب الكيميائي حيازة Nb5 + و أيون الهيدروكسيل18. عند الإحراق في 700 درجة مئوية، قمم المقابلة للمرحلة المختلطة ني-ملحوظة:-O لوحظت في نمط حيود الأشعة السينية ني0.8Nb0.2س، مما يشير إلى أن الوجود غير متبلور بعد الإحراق في 450 درجة مئوية،19 ولكن ليس ملحوظة ني البلورية المرحلة المركب. قد تم توثيق هذا % عالية من ملاحظة: يمكن أن يؤدي إلى تشكيل المرحلة المختلطة ني-ملحوظة:-O، مثل نينب2س6، ني3ملحوظة2س8 وني4ملحوظة2س9، الذي من شأنه أن يقلل القدرة الحفازة.
المسح الضوئي المجهر الإلكتروني التحليل إظهار مورفولوجية نيسملحوظة:1-سس جسيمات نانوية السطحية مختلفة إلى حد كبير من ظاهرتي (الشكل 3). على النقيض من بئر defined نانوشيت البلورية هياكل "ظاهرتي نقية"، لوحظت مظهر يشبه حظيرة ومثل الأسفنج وضوح على سطح ورقة مثل ظاهرتي مع الفراغات الصغيرة ني0.97Nb0.03س وني0.92Nb 0.08س، على التوالي. 9 يتم تحديد الأنواع مثل الأسفنج كحل الصلبة ني-ملحوظة بسبب إدراج ملحوظة في بنية شعرية ظاهرتي، نتيجة المقارنة الأيونية دائرة نصف قطرها ني2 + (0.69) وملحوظة5 + (0.64) الكاتيونات. 9 , 20 نتيجة لذلك الأسفنج--ظهور مثل كتلة وبذر بلوري جولة مع عدد أقل من الفراغات الصغيرة هي لاحظ ني0.85Nb0.15س وني0.8جسيمات نانوية0.2س ملحوظة: نظراً لزيادة ملحوظة المحتوى في العينة. وبالإضافة إلى ذلك، تظهر الخرائط بالأشعة السينية الطاقة المشتتة أن أكسيد النيوبيوم مشتتة جيدا على مدى معظم عينة ظاهرتي (الشكل 4). كذلك تؤكده سطحه أثري النيوبيوم السطح أكبر نسبة Nb:Ni ني0.92Nb0.08س عينة (0.11/0.92)، بالمقارنة مع القيمة النظرية الأكبر (0.08/0.92). وهذا يمكن تفسيره بكون أن يثري سطح أعدت ني Nb-س مع ني جسيمات نانوية.
تم اختبار أداء هذا أكسيد المعدن ني-ملحوظة:-س أعد كحافز مع هيدروديوكسيجينيشن انيسول كرد فعل نموذجي. رد فعل قد أنجز في مفاعل اﻷوتوكﻻف الآلام والكروب الذهنية 3 وإلى 160 درجة مئوية. وضع 0.1 غرام من ني0.92Nb0.08سين حفاز في خليط من 8% wt انيسول ومل 20 ن-ديكان. بعد ح 2، تم الحصول على تحويل 95.3 في المائة مع الانتقائية 31.8 في المائة من انيسول إلى الحلقي. بعد 12 ساعة، اعتنق انيسول تماما الحلقي نقية. بدلاً من تمديد وقت رد الفعل، وكان التحقيق أيضا في تأثير درجة الحرارة على أداء الحفاز. ضمن ح 2، تحويل انيسول كان تماما إلى الحلقي إذا تم تعيين درجة الحرارة عند 200 درجة مئوية بدلاً من 160 درجة مئوية. انصب الجهد الحالي على تحويل أخرى نموذج المستمدة من اللجنين مركب مع ارتفاع الوزن الجزيئي للتحقيق في قدرة هذه حافزا هيدروديوكسيجينيشن.
رقم 1. أنماط XRD لترسبات شكلتها خلط النيكل أكسالات النيوبيوم (V) ونترات الصودا الكاوية في الماء عند 70 درجة مئوية وبعد الإحراق في 700 درجة مئوية. جكبدس هو "اللجنة المشتركة" على "قاعدة معايير الحيود مسحوق". جكبدس 76-2355 هو أنماط المرجعية "القياسية زرد" نينب2س6 مواد. جبكدس 25-0581 هو أنماط إشارة "زرد القياسية" لمواد هيدرات أكسالات النيكل. وقد تم تعديل هذا الرقم من جين شاو et al. 17 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2. أنماط زرد ني-ملحوظة:-O مختلطة أكسيد المواد الحفازة بعد الإحراق في 450 درجة مئوية في الهواء ل 5 h. وقد تم تعديل هذا الرقم من جين شاو et al. 17 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3. المسح الضوئي المجهر الإلكتروني ميكروجرافس ني-ملحوظة:-O وظاهرتي مختلطة أكاسيد. وقد تم تعديل هذا الرقم من جين شاو et al. 17 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4. مسح صورة مجهرية الإلكترون، الخرائط بالأشعة السينية وتحليل "الأشعة السينية المشتتة الطاقة" من "' صورة إلكترون المسح مجهرية". أ) "مسح صورة مجهرية إلكترون من ني"0.92Nb0.08O. ب) الخرائط بالأشعة السينية في ني. ج) الخرائط بالأشعة السينية سين د) الأشعة السينية خرائط Nb. ه) نتائج الأشعة السينية المشتتة الطاقة (EDX) ني0.92Nb0.08س عينة. وقد تم تعديل هذا الرقم من جين شاو et al. 17 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| العوامل الحفازة | نسبة ملحوظة/ني | Sالرهان (/g2م) | د (nm) | Vمجموع (/g3سم) | كريستاليتي الحجم (nm) |
| NiO | 0 | 136 | 18 | 0.61 | 9.3 |
| ملحوظة: ني0.970.03س | 0.031 | 158 | 16.5 | 0.65 | 8 |
| س ني0.92ملحوظة:0.08 | 0.087 | 173 | 9.6 | 0.41 | 5.4 |
| س ني0.85ملحوظة:0.15 | 0.176 | 139 | 12.5 | 0.43 | 11.8 |
| ملحوظة: ني0.800.20س | 0.25 | 110 | 12 | 0.33 | 14.5 |
| ملاحظة:2س5·nH2س | - | 122 | 6.7 | 0.2 | - |
| تتحدد خلال النظر في كثافة أعلى ذروة ظاهرتي (200). | |||||
الجدول 1. الخصائص الفيزيائية لظاهرتي، Nb2س5 وني-ملحوظة:-O مختلطة أكاسيد. وقد تم تعديل هذا الجدول من جين شاو et al. 17
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
إحدى الطرق الشائعة لإعداد nanoparticles أكسيد النيوبيوم النيكل يخدر الجزء الأكبر أسلوب التبخير الدوارة. 9 باستخدام مختلف ظروف الضغط ودرجة الحرارة أثناء عملية الروتاري التبخر، هطول الأمطار ني-ملحوظة:-O جزيئات التجارة مع إزالة المذيبات بطيئة. على النقيض من الأسلوب تبخر دوارة، تلقت طريقة الترسيب الكيميائية المبلغ عنها في هذه الدراسة اهتماما متزايداً لإعداد الجسيمات النانوية كهذه لا تتطلب إزالة المذيبات. في أساليب الترسيب الكيميائي نموذجية لإعداد نانوكاتاليستس، من الضروري حل القلوية إضافة دروبويسي إلى حل الأملاح المعدنية على مدى فترة طويلة من الزمن. 21 وفي دراستنا، استخدمت خليط محلول هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد الأمونيا كعوامل تعجل. إحدى الخطوات الحاسمة في طريقة الترسيب الكيميائي هو سرعة إضافة عامل تعجل. 22 , 23 يجب الحرص في التحكم في سرعة إضافة عوامل تعجل، أيالخلائط الأساسية، ويتم التحكم به أفضل بمعدل قطره واحدة في الثانية الواحدة. إذا كان ذلك ممكناً، يمكن استخدام مضخة تمعجية للتحكم بدقة في إضافة عوامل تعجل.
وبصرف النظر عن معدل الإضافة والتحكم في درجة الحرارة مفتاح هام آخر لهطول الأمطار ناجحة كما مورفولوجية أكاسيد المعادن التي أعدت تعتمد اعتماداً شديدا على درجة الحرارة المستخدمة في الإعداد. على الرغم من أنه من غير الواضح في الترابط بين مورفولوجية جسيمات نانوية وأدائها الحفازة ذات الصلة، الاستفادة المثلى من درجة حرارة التحضير لوضع نانوكاتاليستس الكفاءة أمر ضروري.
ما يلزم لعملية HDO لتحويل العطريات الفينولية والتي تحتوي على الأوكسجين إلى الهيدروكربونات،17 الاستغلال الأمثل لمواقع حمض برونستد ولويس المبلغ الخاص بالموقع حمض أيضا عاملاً حاسما لتحسين خصائص الحفاز جسيمات نانوية. ووفقا للدراسة الميكانيكية ذات الصلة في أساليب الترسيب الكيميائي لجسيمات نانوية، كمية المواقع برونستد تعتمد اعتماداً كبيرا على كمية المياه المتبقية في الحفز. 24 هكذا، التحكم في فترات الجفاف والحرارة تكليس من المواد الحفازة أيضا خطوات حاسمة في البروتوكول من أجل تحسين الخصائص الحفاز للمواد الحفازة.
بالمقارنة مع أساليب إعداد نانوحبيبات مشتركة أخرى، تلقت طريقة الترسيب الكيميائي اهتماما متزايداً بإعداد جسيمات نانوية. على الأرجح لأن هذا لا يتطلب إزالة المذيبات في الإعداد. وبالإضافة إلى ذلك، هذا الأسلوب هو قادر على النهوض بتشتت موحدة للمكونات المعدنية ويشيع استخدامها في إعداد جسيمات نانوية مع أكبر نسبيا من المناطق السطحية. 17 ومع ذلك، هذا الأسلوب الأفضل تحضير حفاز أكسيد المعدن مع تركيز أعلى نسبيا من الأيونات المعدنية مثل تلك العناصر المعدنية الانتقالية. 25 , 26 , 27 هكذا، لا ينصح بتحضير الأرض القلوية أكسيد المعدن باستخدام هذا الأسلوب.
ثم يتم التعامل مع التعليق من خليط من هيدروكسيد الصوديوم ومحلول مائي من هيدروكسيد الأمونيوم عند درجة الحموضة 9 السماح الترسيب الكاملة المتبقية ني2 + وملحوظة5 + الكاتيونات في العينة، يليه الغسل بالمياه. مرارا وتكرارا لإزالة الزائدة الموجبة Na+ . بعد اللاحقة الإحراق في الهواء الاصطناعية في 450 درجة مئوية، وتعد نيسملحوظة:1-سس جسيمات نانوية وتحليلها.
المناطق السطحية، والمسام حجم وحجم التي تم جمعها للمركب نيسملحوظة1-سس (الجدول 1) تبين أن التوليف ترسيب المواد الكيميائية بتضمين نسبة ملائمة من ملاحظة ظاهرتي (Nb:Ni نسبة < 0.087) يمكن أن زيادة فعالية المساحات السطحية للمواد، حيث يتم استخدام أكسالات النيوبيوم كالسلف. وهذا تدعمه أيضا حقيقة أن يمكن تشكيل بنية مسامية أكثر بالتحلل الكيميائي رطب أكسالات النيكل مع الطبيعة العضوية،9 كما هو ملاحظ في نمط حيود الأشعة السينية (الشكل 1). ومع ذلك، المساحة السطحية نيسملحوظة:1-سس يقلل إلى حد كبير عندما يتم رفع نسبة Nb:Ni إلى 0.15 و 0.25. ربما هذا سبب تشكيل بذر بلوري مثل كتلة كبيرة في العينة. تستخدم الصيغة شيرر لحساب حجم كريستاليتي كل استعداد أكسيد مختلط. فإنه يمكن الاستنتاج بأن حجم كريستاليتي يرتبط ارتباطاً وثيقا بمساحة السطح المقابل. وقد دللنا في أماكن أخرى أن نسبة Nb:Ni عامل حاسم في تحديد النشاط الحفاز من الأكاسيد نحو هيدروديوكسيجينيشن المركبات العضوية المشتقة من اللجنين. مع ارتفاع ملحوظة: % (Nb:Ni > 0.087) وشكلت الخاملة نينب2س6 الأنواع برد الفعل بين المرحلة غير متبلور ملحوظة وظاهرتي، مما يؤدي إلى تراكم ظاهرتي وهكذا تم الحصول على الحافز مع مساحة السطح السفلي. مع انخفاض % Nb (Nb:Ni ≤ 0.087)، إضافة أكسالات النيوبيوم يمكن زيادة المساحة السطحية للعامل الحفاز. ويعزى هذا بحقيقة أن أكسالات ني كتشكيل تؤخر نمو البلورة ظاهرتي بذر بلوري، كما تم الحصول على عامل حفاز نتيجة مع أعلى منطقة محددة. من ناحية أخرى، محفز مع انخفاض كمية ملحوظة، Nb متبلور2س5 يمكن أن تعزز انتشار ظاهرتي بذر بلوري على السطح، وبالتالي كانت تحول دون تجميع لظاهرتي بذر بلوري. وأظهرت مساحة كبيرة (173 م2/g) من ني0.92Nb0.08س، تتألف من نانوشيتس مثل حظيرة، أفضل نشاط وانتقائية تجاه هيدروديوكسيجينيشن انيسول إلى الحلقي.
وباختصار، نبدي طريقة ترسيب الكيميائي لإعداد المواد الحفازة أكسيد ني-ملحوظة:-O. على الرغم من أن هذا الأسلوب يتطلب تركيز أعلى نسبيا من حل الأيونات المعدنية، كما تم العثور على إعداد بنجاح نانوكاتاليستس مع المناطق السطحية أعلى، مقارنة مع تلك التي تم الحصول عليها من أساليب أخرى. وإلى جانب ذلك، أظهرت جسيمات نانوية أعدت حديثا نشاط الحفاز ممتاز في هيدروديوكسيجينيشن انيسول إلى الحلقي. دراسة تطبيقاتها في نظم الحفاز الأخرى مثل الهدرجة قيد التقدم حاليا. وباﻹضافة إلى ذلك، فمن المتوقع أن استراتيجية مماثلة يمكن أن تطبق أيضا في إعداد أكاسيد ني-لي--O أخرى مختلفة مختلطة أو المواد النانوية الأخرى مثل تلك التي مع Cu2 +Co2 + مع ارتفاع مساحة محددة لمختلف مفيدة تطبيقات مثل أكسدة الكحول والماء وردود فعل اقتران الحفاز. 28 , 29 , 30
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدينا شيء الكشف عنها.
Acknowledgments
ونعترف مع الامتنان الدعم المالي المقدم من "البحوث الرئيسية الوطنية" والبرنامج الإنمائي لوزارة العلوم والتكنولوجيا الصينية (2016YFB0600305)، و "مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية" (رقم 21573031 و 21373038)، وبرنامج للمواهب الممتازة في مدينة داليان الساحلية (2016RD09) والتكنولوجية والتعليم العالي معهد هونغ كونغ (THEi SG1617105 و THEi SG1617127).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Niobium(V) oxalate hydrate, 98% | Alfa | L04481902 | |
| Nickel nitrate hexahydrate, 99% | Aladdin | N108891 | |
| Sodium hydroxide, 98% | Aladdin | S111501 | |
| Ammonium hydroxide, 23-25% | Aladdin | A112077 | |
| Anisole, 99% | Sinopharm | 81001728 | |
| Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
| Phenol, 98% | Sinopharm | 100153008 | |
| 2-Methoxyphenol, 98% | Sinopharm | 30114526 | |
| Vanillin, 99.5% | Sinopharm | 69024316 | |
| Potassium hydroxide, AR | Aladdin | P112284 | |
| N,N-Dimethylformamide, 99.5% | Sinopharm | 40016462 | |
| 2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
| Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
| Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
| Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
| Niobic acid | CBMM | 1313968 | |
| Heating and Drying Oven | DHG Series (shanghai jinghong laboratory instrument co. ltd) | ||
| Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
| Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) | ||
| Heating magnetic stirrer | DF-101 (Yu Hua Instrument Co. Ltd.) | ||
| Rotary evaporator | RE-3000A (Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory) | ||
| Synthetic air | |||
| Hydrogen gas | |||
| Argon gas |
References
- Zhou, Y., Yang, M., Sun, K., Tang, Z., Kotov, N. A. Similar topological origin of chiral centers in organic and nanoscale inorganic structures: effect of stabilizer chirality on optical isomerism and growth of CdTe nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 132 (17), 6006-6013 (2010).
- Zhou, Y., et al. Optical Coupling Between Chiral Biomolecules and Semiconductor Nanoparticles: Size-Dependent Circular Dichroism Absorption. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 11456-11459 (2011).
- Li, Z., et al. Reversible plasmonic circular dichroism of Au nanorod and DNA assemblies. J. Am. Chem. Soc. 134 (7), 3322-3325 (2012).
- Zhu, Z., et al. Manipulation of collective optical activity in one-dimensional plasmonic assembly. ACS Nano. 6 (3), 2326-2332 (2012).
- Liu, W., et al. Gold nanorod@chiral mesoporous silica core-shell nanoparticles with unique optical properties. J. Am. Chem. Soc. 135 (26), 9659-9664 (2013).
- Han, B., Zhu, Z., Li, Z., Zhang, W., Tang, Z. Conformation Modulated Optical Activity Enhancement in Chiral Cysteine and Au Nanorod Assemblies. J. Am. Chem. Soc. 136, 16104-16107 (2014).
- Rao, C. N. R., Gopalakrishnan, J. New Directions in Solid State Chemistry. , Cambridge University Press. (1989).
- Zhu, H., Rosenfeld, D. C., Anjum, D. H., Caps, V., Basset, J. -M. Green Synthesis of Ni-Nb Oxide Catalysts for Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. ChemSusChem. 8, 1254-1263 (2015).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Nb-O Mixed Oxides as Highly Active and Selective Catalysts for Ethene Production via Ethane Oxidative Dehydrogenation. Part I: Characterization and Catalytic Performance. J. Cat. 237, 162-174 (2006).
- Savova, B., Loridant, S., Filkova, D., Millet, J. M. M. Ni-Nb-O Catalysts for Ethane Oxidative Dehygenation. Appl. Catal. A. 390 (1-2), 148-157 (2010).
- Heracleous, E., Delimitis, A., Nalbandian, L., Lemonidou, A. A. HRTEM Characterization of the Nanostructural Features formed in Highly Active Ni-Nb-O Catalysts for Ethane ODH. Appl. Catal. A. 325 (2), 220-226 (2007).
- Skoufa, Z., Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Unraveling the Contribution of Structural Phases in Ni-Nb-O mixed oxides in Ethane Oxidative Dehydrogenation. Catal. Today. 192 (1), 169-176 (2012).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Me-O Mixed Metal Oxides for the Effective Oxidative Dehydrogenation of Ethane to Ethylene - Effect of Promoting Metal Me. J. Cat. 270, 67-75 (2010).
- Zhu, H., et al. Nb Effect in the Nickel Oxide-Catalyzed Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. J. Cat. 285, 292-303 (2012).
- Sadovskaya, E. M., et al. Mixed Spinel-type Ni-Co-Mn Oxides: Synthesis, Structure and Catalytic Properties. Catal. Sustain. Energy. 3, 25-31 (2016).
- Alvarez, J., et al. Ni-Nb-Based Mixed Oxides Precursors for the Dry Reforming of Methane. Top. Catal. 54, 170-178 (2011).
- Jin, S., Guan, W., Tsang, C. -W., Yan, D. Y. S., Chan, C. -Y., Liang, C. Enhanced hydroconversion of lignin-derived oxygen-containing compounds over bulk nickel catalysts though Nb2O5 modification. Catal. Lett. 147, 2215-2224 (2017).
- Taghavinezhad, P., Haghighi, M., Alizadeh, R. CO2/O2-oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene over highly dispersed vanadium oxide on MgO-promoted sulfated-zirconia nanocatalyst: Effect of sulfation on catalytic properties and performance. Korean J. Chem. Eng. 34 (5), 1346-1357 (2017).
- Muralidharan, G., Subramanian, L., Nallamuthu, S. K., Santhanam, V., Kumar, S. Effect of Reagent Addition Rate and Temperature on Synthesis of Gold Nanoparticles in Microemulsion Route. Ind. Eng. Chem. Res. 50 (14), 8786-8791 (2011).
- Sosa, Y. D., Rabelero, M., Treviño, M. E., Saade, H., López, R. G. High-Yield Synthesis of Silver Nanoparticles by Precipitation in a High-Aqueous Phase Content Reverse Microemulsion. J. Nanomater. , 1-6 (2010).
- Morterra, C., Cerrato, G., Pinna, F. Infrared spectroscopic study of surface species and of CO adsorption: a probe for the surface characterization of sulfated zirconia catalysts. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 55, 95-107 (1998).
- Yang, F., Wang, Q., Yan, J., Fang, J., Zhao, J., Shen, W. Preparation of High Pore Volume Pseudoboehmite Doped with Transition Metal Ions through Direct Precipitation Method. Ind. Eng. Chem. Res. 51 (47), 15386-15392 (2012).
- Saleh, R., Djaja, N. F. Transition-metal-doped ZnO nanoparticles: Synthesis, characterization and photocatalytic activity under UV light. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 130, 581-590 (2014).
- Ertis, I. F., Boz, I. Synthesis and Characterization of Metal-Doped (Ni, Co, Ce, Sb) CdS Catalysts and Their Use in Methylene Blue Degradation under Visible Light Irradiation. Modern Research in Catalysis. 6, 1-14 (2017).
- Jin, S., et al. Cleavage of Lignin-Derived 4-O-5 Aryl Ethers over Nickel Nanoparticles Supported on Niobic Acid-Activated Carbon Composites. Ind. Eng. Chem. Res. 54 (8), 2302-2310 (2015).
- Rojas, E., Delgado, J. J., Guerrero-Pérez, M. O., Bañares, M. A. Performance of NiO and Ni-Nb- O Active Phases during the Ethane Ammoxidation into Acetonitrile. Catal. Sci. Technol. 3 (12), 3173-3182 (2013).
- Lee, S. -H., et al. Raman Spectroscopic Studies of Ni-W Oxide Thin Films. Solid State Ionics. 140 (1), 135-139 (2001).
- Mondal, A., Mukherjee, D., Adhikary, B., Ahmed, M. A. Cobalt nanoparticles as recyclable catalyst for aerobic oxidation of alcohols in liquid phase. J. Nanopart. Res. 18 (5), 1-12 (2016).
- Wang, K., Yang, L., Zhao, W., Cao, L., Sun, Z., Zhang, F. A facile synthesis of copper nanoparticles supported on an ordered mesoporous polymer as an efficient and stable catalyst for solvent-free sonogashira coupling Reactions. Green Chem. 19, 1949-1957 (2017).
- Song, Y., et al. High-Selectivity Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol using a Copper Nanoparticle/N-Doped Graphene Electrode. Chemistry Select. 1, 6055-6061 (2016).
