Summary
Un protocollo per la sintesi di spugnoso e piega-come Ni1-xNbxO nanoparticelle di precipitazione chimica è presentato.
Abstract
Dimostriamo un metodo per la sintesi di NixNb1-xO catalizzatori con nanostrutture spugnoso e piega-like. Variando il rapporto di Nb:Ni, una serie di NixNb1-xO nanoparticelle di varia composizione atomiche (x = 0,03, 0,08 e 0,15 0,20) sono state preparate da precipitazione chimica. Questi catalizzatori di1-xO NbxNi sono caratterizzati da diffrazione di raggi x, spettroscopia fotoelettronica a raggi x e microscopia elettronica. Lo studio ha rivelato l'aspetto spugnoso e piega-come di Ni0,97Nb0.03O e Ni0.92Nb0,08O sulla superficie NiO e la più grande superficie di questi catalizzatori di1-xO NixNb, confrontato con la maggior parte NiO. Superficie massima di 173 m2/g può essere ottenuta per catalizzatori O di Ni0.92Nb0,08. Inoltre, sono stati studiati gli idrotrattamento catalitico di lignina derivata composti utilizzando i sintetizzato Ni0.92Nb0,08O catalizzatori.
Introduction
La preparazione dei nanocompositi ha ricevuto l'attenzione aumentante dovuto la loro applicazione cruciale in vari campi. Per preparare nanoparticelle di ossido di Ni-Nb-O miscelato,1,2,3,4,5,6 diversi metodi sono stati sviluppati come metodo di miscelazione a secco,7, metodo di evaporazione di 8 ,9,10,11,12,13 sol gel metodo, metodo di decomposizione termica di14 ,15 e auto-combustione. 16 in un tipico evaporazione metodo9, soluzioni acquose contenenti la giusta quantità di precursori metallo, nichel nitrato esaidrato e ammonio ossalato di niobio sono stati riscaldati a 70 ° C. Dopo la rimozione del solvente e ulteriore essiccazione e calcinazione, l'ossido misto è stata ottenuta. Questi catalizzatori di ossido mostrano eccellente attività catalitica e selettività verso la deidrogenazione ossidativa (ODH) di etano, imparentato con il riarrangiamento di elettronico e strutturale indotto dall'incorporazione di cationi di niobio nel reticolo NiO . 11 l'inserimento di Nb diminuisce drasticamente le specie elettrofile dell'ossigeno, che è responsabile per le reazioni di ossidazione di etano12. Di conseguenza, le estensioni di questo metodo sono state fatte sulla preparazione di diversi tipi di ossidi misti di Ni-Me-O, dove mi = Li, Mg, Al, Ga, Ti e Ta. 13 si trova che la variazione di droganti metallo potrebbe alterare i radicali dell'ossigeno non selettiva ed elettrofila di NiO, così sistematicamente sintonizzare l'ODH attività e selettività nei confronti di etano. Tuttavia, generalmente la superficie di questi ossidi è relativamente piccolo (< 100 m2/g), a causa della segregazione di fase estesa e la formazione di grandi cristalliti Nb2O5 e così ostacolato loro usi in altri catalitica applicazioni.
Secco di miscelazione metodo, noto anche come il metodo di rettifica a stato solido, è un altro metodo comunemente usato per preparare i catalizzatori di ossidi misti. Poiché i materiali catalitici sono ottenuti in modo privo di solventi, questo metodo fornisce una promettente alternativa verde e sostenibile per la preparazione di ossidi misti. La più alta superficie ottenuta con tale metodo è 172 m2/g per Ni80Nb20 temperatura calcinazione di 250 ° C. 8 tuttavia, questo metodo a stato solido non è affidabile come reagenti non sono ben miscelati su scala atomica. Di conseguenza, per un migliore controllo di omogeneità chimica e distribuzione granulometrica specifici e morfologia, altri metodi adatti per preparare Ni-Nb-O mescolato ossido nanoparticelle ancora stanno cercande. 7
Tra le varie strategie nello sviluppo delle nanoparticelle, precipitazione chimica serve come uno dei metodi promettenti per sviluppare la nanocatalisi, in quanto permette la completa precipitazione degli ioni del metallo. Inoltre, le nanoparticelle di aree di superficie superiore comunemente sono preparate utilizzando questo metodo. Per migliorare le proprietà catalitiche di Ni-Nb-O nanoparticelle, qui segnaliamo il protocollo per la sintesi di una serie di catalizzatori di ossido Ni-Nb-O mescolato con elevata superficie di metodo di precipitazione chimica. Abbiamo dimostrato che il rapporto molare di Nb:Ni è un fattore cruciale nel determinare l'attività catalitica degli ossidi verso il hydrodeoxygenation di composti organici derivati da lignina. Con rapporto di alta Nb:Ni sopra 0,087, inattivi specie NiNb2O6 sono stati formati. NI0.92Nb0,08O, che ha avuto la più grande area di superficie (173 m2/g), esposizioni nanosheets piega-come strutture e ha mostrato la migliore attività e selettività verso il hydrodeoxygenation di anisolo a cicloesano.
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Protocol
Attenzione: Per la corretta manipolazione metodi, proprietà e tossicità dei prodotti chimici descritti in questa carta, fare riferimento alle schede di dati di sicurezza materiale (MSDS). Alcune delle sostanze chimiche utilizzate sono tossici e cancerogene e speciali cure devono essere prese. Nanomateriali potenzialmente possono rappresentare rischi per la sicurezza e gli effetti sulla salute. Inalazione e contatto dovrebbe essere evitato. Precauzione di sicurezza deve essere esercitato, ad esempio eseguendo la sintesi catalizzatore nella valutazione fume hood e catalizzatore delle prestazioni con reattori di autoclave. Dispositivi di protezione individuale devono essere indossati.
1. preparazione del Ni0,97Nb0.03catalizzatori O dove i rapporti molari Nb:(Ni+Nb) pari a 0,03
- 0,161 g di idrato di ossalato di niobio (V) si combinano con 2,821 g di nitrato di nichel in 100 mL di acqua deionizzata in un pallone da 250 mL a collo tre fondo tondo dotata di una barra per l'agitazione.
- Mescolare la soluzione a 50 rpm e 70 ° C per sciogliere i composti fino alla scomparsa del precipitato con un riscaldamento agitatore magnetico.
- Aumentare la temperatura rapidamente a 80 ° C a una velocità di 2 ° C/min.
- Aggiungere goccia a goccia una soluzione mista di base [acquosa di idrossido di ammonio (50 mL, 1.0 M) e idrossido di sodio (50 mL, 0,2 M)] nella miscela di reazione fino a quando il pH della soluzione Ni/Nb raggiunge 9.0.
- Agitando la miscela di reazione, alzare la temperatura fino a 120 ° C a 2 ° C/min.
- Mescolare la miscela di reazione durante la notte a 50 giri/min a 120 ° C fino alla completa scomparsa del colore verde della soluzione.
- Eseguire emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-OES) spettrometria per la soluzione valutare la concentrazione di Ni rimanenti2 + e Nb5 + ioni nella soluzione e garantire la completa precipitazione di nichel rimanenti nitrato.
- Raccogliere il solido mediante filtrazione utilizzando beuta Büchner. Lavare il solido aggiungendo acqua 2L deionizzata ripetutamente entro 20 min per rimuovere il residuo catione Na+ .
- Raccogliere il solido in un vetro da orologio. Asciugare il solido a 110 ° C per 12 h in forno secco.
- Calcine riscaldando i solidi in aria sintetica (20 mL/min O2 e 80 mL/min N2) a 450 ° C per 5 h in forno tubolare. Controllare tutta la cristalleria per difetto prima dell'uso l'alta temperatura di reazione.
- Dopo la calcinazione, ottenere 1 g di Ni0,97catalizzatore0,03O Nb. Utilizzare adeguati dispositivi di protezione come occhiali di sicurezza, guanti, camice da laboratorio e cappa aspirante per eseguire la reazione di nanocristallo a causa di potenziali rischi per la sicurezza e la salute dei nanomateriali.
2. preparazione del Ni0.92Nb0,08O catalizzatori dove rapporti molari Nb:(Ni+Nb) pari a 0,08.
- Questa procedura è simile a quella di 1 tranne che per i primi due passaggi:
- Sciogliere 0,43 g di idrato di ossalato di niobio (V) in 100 mL di acqua deionizzata.
- Separatamente, sciogliere 2,675 g di nitrato di nichel in 100 mL di acqua deionizzata.
3. preparazione di Ni0,85Nb0.15catalizzatori O dove i rapporti molari Nb:(Ni+Nb) pari a 0,15
- La procedura è simile a quella di 1 tranne che per i primi due passaggi:
- Sciogliere 0,807 g di idrato di ossalato di niobio (V) in 100 mL di acqua deionizzata.
- Separatamente, sciogliere 2,472 g di nitrato di nichel in 100 mL di acqua deionizzata.
4. preparazione di Ni0.80Nb0,20O catalizzatori dove rapporti molari Nb:(Ni+Nb) pari a 0.20
- La procedura è simile a quella di 1 tranne che per i primi due passaggi:
- Sciogliere 1,076 g di idrato di ossalato di niobio (V) in 100 mL di acqua deionizzata.
- Separatamente, sciogliere 2,326 g di nitrato di nichel in 100 mL di acqua deionizzata.
5. preparazione di Nb2O5 utilizzando il metodo di precipitazione chimica
- Calcine acido niobic (Nb2O5·nH2O) in aria sintetica per 5h a 450 ° C per ottenere puro Nb2O5 particelle.
Nota: Confermare il completamento della reazione usando analisi di diffrazione (XRD) di polvere dei raggi x, dove Nb2O5·nH2O è amorfa e Nb2O5 è cristallina. Secondo l'analisi, la calcinazione per 5h a 450 ° C è stato sufficiente per completare la reazione.
6. sintesi di lignina β-O-4 modello composto, 2-(2-methoxyphenoxy)-1-phenylethan-1-one
- Sciogliere bromoacetophenone (9,0 g, 45 mmol) e 2-metossifenolo (6,6 g, 53 mmol) in 200 mL di dimetilformammide (DMF) in una beuta da 500 mL con un agitatore magnetico. Utilizzare appropriato cappuccio protettivo dei fumi e di apparecchiature per eseguire la reazione utilizzando reagenti e prodotti chimici corrosivi e cancerogeni.
- Miscelare la soluzione DMF sopra con idrossido di potassio (3,0 g, 53 mmol) e mescolare il composto durante la notte a 50 giri/min a temperatura ambiente utilizzando agitatori magnetici.
- Estrarre il prodotto con la soluzione di miscela di 200 mL di H2O e 600 mL di etere etilico (1:3, v/v) usando l'imbuto separatore. Ottenere lo strato di etere etilico superiore della soluzione.
- Aggiungere MgSO4 (10 g) per assorbire l'umidità della soluzione di etere etilico. Filtrare il MgSO4 per ottenere la soluzione di etere etilico utilizzando carta da filtro e imbuto.
- Dopo la rimozione della soluzione di etere etilico sotto pressione ridotta a 0,08 MPa mediante evaporatore rotante, disciogliere il residuo in 5 mL di etanolo.
- Evaporare il solvente di etanolo per ricristallizzare il prodotto in un becher da 10 mL. Ottenere il prodotto (11,5 g) come polvere giallastra e la resa del prodotto è basato su bromoacetophenone il 90%. Da 1analisi H NMR, 1H NMR (DMSO): δ 3.78 (s, 3 H, OCH3), 5,54 (s, 2 H, CH2), ppm 6,82-8.01 (m, H 9, aromatico). 17
7. Hydrodeoxygenation di lignina-derivati aromatici Ether
Nota: L'etere di aromatica selezionata lignina-derivato è anisolo in questo esperimento e il catalizzatore è Ni0.92Nb0,08adeguati dispositivi di protezione O. uso e cappa per eseguire la reazione utilizzando reagenti cancerogeni.
- Equipaggiare un reattore autoclave di acciaio inox da 50 mL con una stufa e un agitatore magnetico.
- Ridurre il Ni0.92catalizzatore di0,08O Nb (1 g) ottenuto dal passaggio 2 nel reattore autoclave in atmosfera di2 H a 400 ° C per 2 h e quindi passivare il catalizzatore sotto Argon (50 mL/min) durante la notte.
- Sciogliere anisolo (g 1,1712, 8% in peso) in n-decano (20 mL) con l'uso di n-dodecano (0,2928 g, 2% in peso) come standard interno per l'analisi quantitativa gas cromatografia (GC).
- Introdurre i catalizzatori ridotti (0,1 g) nel reattore autoclave rapidamente per evitare il tempo di esposizione lungo con aria (< 5 minuti).
- Sigillare il reattore autoclave, purge con H2 più volte (3 volte, a 3 MPa pressione) per eliminare aria e quindi la miscela di reazione alla pressione dell'atmosfera.
- Impostare la velocità di agitazione a 700 rpm.
- Dopo il riscaldamento alla temperatura desiderata a 160-210 ° C a 2 ° C/min, pressurizzare il reattore autoclave a 3 MPa e impostare il punto di zero-tempo (t = 0).
Nota: La gamma di temperatura di 160-210 ° C è opportuno in questo rapporto. - Successivamente, raffreddare immediatamente la miscela a temperatura ambiente compresa tra 10 ° C/min e analizzare i prodotti deossigenati mediante gascromatografia con rivelatore di massa selettivo. 17
- Determinare la conversione del modello di lignina composto secondo la seguente equazione:
- Determinare la selettività di prodotto secondo la seguente equazione:
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Representative Results
Modelli di diffrazione di raggi x (XRD) (Figura 1 e Figura 2), scommessa aree superficiali, temperatura programmata riduzione dell'idrogeno con l'idrogeno (H2- TPR), microscopia elettronica (SEM) equipaggiato con un energia-dispersiva dei raggi x (EDX ) analizzatore, spettroscopia fotoelettronica a raggi x (XPS) sono stati raccolti per le nanoparticelle NiO, Ni-Nb-O e Nb2O5 ossidi17 (Figura 3 e Figura 4). XRD, SEM e XPS vengono utilizzati per determinare la fase e la morfologia delle nanostrutture. Le proprietà fisico-chimiche di Ni-Nb-O ossidi miscelati sono stati raccolti nella tabella 1. 17
La struttura dei catalizzatori è stato precedentemente segnalata e discussa. 17 pattern di diffrazione di raggi x the raccolti per gli ossidi misti formati da precipitazione chimica del nitrato di nichel e ossalato di niobio idratata (V) (Figura 1), è in buon accordo con quella osservata per ossalato idrato di nichel (JCPDS 25-0581) . Dopo calcinazione con ossidi misti precipitati per 2 h a 700 ° C, i picchi osservati a 2 θ di 26,8 °, 35,2 ° e ° 52,9 (JCPDS 76-2355) sono corrispondenti ai cristallini NiNb2O6 fase.
Il pattern di diffrazione dei raggi x sono raccolto per essere sintetizzato NixNb1-xO nanoparticella dopo calcinazione per 5h a 450 ° C (Figura 2), visualizzare picchi di diffrazione principale si trova a 2 θ di 37,1 °, 43,2 °, 62,5 °, 74,8 ° e ° 78,7, corrispondono per il (111), (200), (220) (311) e riflessioni (222), rispettivamente. Questo è in un buon accordo della struttura cristallina di bunsenite NiO (JCPDS 89-7130). Inoltre, si osserva chiaramente che un picco di intensità bassa ampio background appare a circa 26° con gli aumenti in Nb carico, che è attribuito all'emersione degli ossidi amorfi niobio come risultato la precipitazione chimica possesso di Nb5 + e ione dell'idrossile18. Dopo calcinazione a 700 ° C, i picchi corrispondenti a fase mista Ni-Nb-O sono stati osservati nel pattern di diffrazione dei raggi x di Ni0,8Nb0,2O, che indicano che l'esistenza di amorfo dopo calcinazione a 450 ° C,19 , ma non il fase di composito Ni-Nb cristallina. È stato documentato che alta % di Nb potrebbe portare alla formazione di fase mista Ni-Nb-O, ad esempio NiNb2O6, Ni3Nb2O8 e Ni4Nb2O9, che farebbe diminuire il capacità catalitica.
Visualizza analisi di microscopia elettronica di scansione drammaticamente diversa morfologia superficiale del NixNb1-xO nanoparticelle da NiO (Figura 3). In contrasto con le ben preciso nanosheet di strutture cristalline del NiO puro, aspetto simil-piega e spugnoso sono chiaramente osservato sulla superficie di NiO del foglio-come con piccoli spazi vuoti per Ni0,97Nb0.03O e Ni0.92Nb 0,08O, rispettivamente. 9 le specie di spugna-come vengono identificate come la soluzione solida di Ni-Nb dovuto l'incorporazione del Nb nella struttura reticolare NiO, come conseguenza il raggio ionico paragonabile di Ni2 + (0.69 Å) e Nb5 + (0.64 Å) cationi. 9 , 20 di conseguenza, spugna - blocco-come l'apparenza e rotondi cristalliti con minor numero di piccoli spazi vuoti sono per il Ni0,85Nb0.15O e Ni0,8Nb0,2O nanoparticelle dovuto l'aumento Nb rispettare contenuto nel campione. Inoltre, le mappe di raggi x energia-dispersiva mostrano che l'ossido di niobio sono ben disperse sopra la maggior parte NiO campione (Figura 4). La sua superficie arricchita di niobio è ulteriormente confermata dalla superficie più grande rapporto di Nb:Ni del campione di Ni0.92Nb0,08O (0.11/0.92), rispetto al valore teorico di massa (0.08/0.92). Questo può essere spiegato dal fatto che la superficie del preparato come Ni-Nb-O è arricchita con nanoparticelle di Ni.
Le prestazioni catalitiche di questo ossido di metallo Ni-Nb-O come preparato è stata testata con il hydrodeoxygenation di anisolo come reazione del modello. La reazione è stata condotta in un reattore autoclave a 3 MPa e a 160 ° C. 0,1 g di Ni0.92catalizzatore0,08O Nb è stato disposto in una miscela di 8 wt % anisolo e 20 mL di n-decano. Dopo 2 h, conversione di 95,3% è stata ottenuta con selettività 31,8% dall'anisolo a cicloesano. Dopo 12 h, l'anisolo è stato completamente convertito in cicloesano puro. Invece di estendere il tempo di reazione, inoltre è stato studiato l'effetto della temperatura sulle prestazioni catalitiche. All'interno di 2 h, anisolo completamente è stato convertito in cicloesano, se è stata impostata la temperatura a 200 ° C invece di 160 ° C. Lo sforzo attuale è stato concentrato sulla conversione di altri composto con peso molecolare più elevato per indagare la capacità di hydrodeoxygenation di tale catalizzatore modello lignina-derivato.
Figura 1. Modelli XRD del precipitato formano da miscelazione nichel nitrato e niobio (V) ossalato idrato in acqua a 70 ° C e dopo calcinazione a 700 ° C. JCPDS è il Comitato misto polvere diffrazione nel database standard. JCPDS 76-2355 è i modelli di riferimento Standard XRD per NiNb2O6 materiali. JPCDS 25-0581 è i modelli di riferimento Standard XRD per materiali di idrato di nichel dell'ossalato. Questa figura è stata modificata da Shaohua Jin et al. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Modelli XRD di Ni-Nb-O misto di catalizzatori di ossido dopo calcinazione a 450 ° C in aria per 5 h. Questa figura è stata modificata da Shaohua Jin et al. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3. Scansione microscopia elettronica micrografie di NiO e Ni-Nb-O ossidi misti. Questa figura è stata modificata da Shaohua Jin et al. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4. Scanning Electron microfotografia, mappe di raggi x e analisi di raggi x dispersiva di energia di Scanning Electron microfotografia. ) Scanning Electron microfotografia di Ni0.92Nb0,08O. b) mappe di raggi x di Ni. c) mappe di raggi x di O. d) mappe di raggi x di NB. e) risultati Energy Dispersive x-ray (EDX) di campione di0,08O Ni0.92Nb. Questa figura è stata modificata da Shaohua Jin et al. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Catalizzatori | Rapporto di NB/Ni | SBET (m2/g) | d (nm) | Vtotale (cm3/g) | Cristallite dimensioni (nm)un |
| NiO | 0 | 136 | 18 | 0.61 | 9.3 |
| NI0,97Nb0.03O | 0,031 | 158 | 16,5 | 0.65 | 8 |
| NI0.92Nb0,08O | 0,087 | 173 | 9.6 | 0.41 | 5.4 |
| NI0,85Nb0.15O | 0,176 | 139 | 12.5 | 0.43 | 11,8 |
| NI0.80Nb0,20O | 0.25 | 110 | 12 | 0,33 | 14.5 |
| NB2O5·nH2O | - | 122 | 6.7 | 0.2 | - |
| un determinato considerando la maggiore intensità di picco NiO (200). | |||||
Tabella 1. Proprietà fisico-chimiche di NiO, Nb2O5 e Ni-Nb-O ossidi misti. Questa tabella è stata modificata da Shaohua Jin et al. 17
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Discussion
Uno dei metodi comuni per preparare le nanoparticelle di ossido di niobio nichel-drogato alla rinfusa è metodo di evaporazione rotante. 9 impiegando varie condizioni di pressione e temperatura durante il processo di evaporazione rotativa, la precipitazione del commercio di particelle Ni-Nb-O con la lenta rimozione del solvente. In contrasto con il metodo di evaporazione rotativa, il metodo di precipitazione chimica riferito in questo studio ha ricevuto crescente attenzione per preparare le nanoparticelle come questo non richiedono la rimozione di solventi. I metodi di precipitazione chimica tipica per preparare il nanocatalisi, soluzione alcalina è necessario essere aggiunto goccia a goccia nella soluzione di sali metallici per un lungo periodo di tempo. 21 nel nostro studio, una miscela di ammoniaca in soluzione idrossido e idrossido di sodio è stata usata come gli agenti scatenanti. Uno dei passaggi critici nel metodo di precipitazione chimica è la velocità dell'aggiunta dell'agente precipitante. 22 , 23 deve prestare attenzione nel controllare la velocità dell'aggiunta degli agenti scatenanti, vale a dire, le miscele di base, e meglio è controllato al ritmo di una goccia al secondo. Se possibile, pompa peristaltica può essere utilizzato per controllare con precisione l'aggiunta degli agenti scatenanti.
A parte il tasso di aggiunta, il controllo della temperatura è un'altra importante chiave per successo precipitazione come la morfologia degli ossidi metallici come preparati sono fortemente dipendenti dalla temperatura utilizzati nella preparazione. Anche se non è chiaro nella correlazione tra la morfologia delle nanoparticelle e loro relativa resa catalitica, l'ottimizzazione della temperatura preparazione per sviluppare il nanocatalisi efficiente è essenziale.
Come siti acidi Brønsted e Lewis sono necessari per HDO processo convertire composti aromatici fenolici e contenenti ossigeno agli idrocarburi,17 l'ottimizzazione della quantità di acido del sito è anche fattore critico per migliorare le proprietà catalitiche di nanoparticelle. Secondo lo studio meccanicistico correlato nei metodi precipitazione chimica delle nanoparticelle, la quantità dei siti di Brønsted sono altamente dipendente dalla quantità di acqua residua sulla catalisi. 24 pertanto, controllare i periodi di essiccazione e la temperatura di calcinazione di catalizzatori sono anche passaggi critici nel protocollo al fine di ottimizzare le proprietà catalitiche dei catalizzatori.
Rispetto ad altri metodi di preparazione di nanoparticelle comune, il metodo di precipitazione chimica ha ricevuto l'attenzione crescente per preparare le nanoparticelle. Probabilmente è perché questo non richiedono la rimozione di solventi nella preparazione. Inoltre, questo metodo è in grado di promuovere la dispersione uniforme di componenti metallici e comunemente utilizzato nella preparazione di nanoparticelle con una superficie relativamente più grandi. 17 tuttavia, questo metodo è preferibile preparare catalizzatore di ossido di metallo con relativamente più alta concentrazione di ioni metallici come quelli di metalli di transizione gli elementi. 25 , 26 , 27 in tal senso, non è consigliabile preparare ossido di metallo alcalino-terroso utilizzando questo metodo.
La sospensione è poi trattata da una miscela di idrossido di sodio e idrossido di ammonio in soluzione acquosa a pH 9 per consentire la completa precipitazione del residuo Ni2 + e Nb5 + cationi nel campione, seguito da lavaggio con acqua deionizzata ripetutamente per rimuovere l'eccesso catione Na+ . Dopo la successiva calcinazione in aria sintetica a 450 ° C, le NixNb1-xO nanoparticelle sono preparate ed analizzate.
Aree di superficie, volume e dimensione del poro raccolti per il sintetizzato NixNb1-xO (tabella 1) indicano che la sintesi di precipitazione chimica incorporando adeguata proporzione di Nb nel NiO (Nb:Ni rapporto < 0,087) potrebbe aumentare efficacemente le superfici dei materiali, poiché ossalato di niobio è usato come il precursore. Ciò è supportato anche dal fatto che la struttura più porosa può essere costituito dalla decomposizione chimica di ossalato idrato di nichel con natura organica,9 come osservato nel modello di diffrazione dei raggi x (Figura 1). Tuttavia, l'area della superficie di NixNb1-xO diminuisce in modo significativo quando viene generato il rapporto di Nb:Ni a 0,15 e 0,25. Questo è probabilmente dovuto alla formazione di grande blocco-come cristalliti nel campione. Scherrer formula viene utilizzata per calcolare la dimensione di cristalliti di ossidi misti tutti preparati. Si può concludere che la dimensione del cristallite è strettamente connesso all'area corrispondente. Abbiamo dimostrato altrove che il rapporto di Nb:Ni è un fattore cruciale nel determinare l'attività catalitica degli ossidi verso il hydrodeoxygenation di composti organici derivati da lignina. Con alto % di Nb (Nb:Ni > 0,087), inattivo NiNb2O6 specie sono stati formati dalla reazione tra la fase amorfa di Nb e NiO, che porta all'aggregazione di NiO e così è stato ottenuto il catalizzatore con superficie inferiore. Con basso % di Nb (Nb:Ni ≤ 0,087), l'aggiunta di ossalato di niobio può aumentare l'area della superficie del catalizzatore. Ciò è attribuita dal fatto che l'ossalato di Ni formata come ritarda la crescita di cristallo di cristalliti il NiO, come un catalizzatore di risultato con maggiore area specifica è stato ottenuto. D'altra parte, per il catalizzatore con quantità inferiori di Nb, l'amorfo Nb2O5 può promuovere la dispersione dei cristalliti NiO sulla superficie, così è stata inibita l'aggregazione di cristalliti di NiO. L'ampia superficie (173 m2/g) Ni0.92Nb0,08O, composto da piega-come nanosheets, ha mostrato le migliori attività e selettività verso il hydrodeoxygenation di anisolo a cicloesano.
In sintesi, dimostriamo un metodo di precipitazione chimica per preparare i catalizzatori di ossido Ni-Nb-O. Anche se questo metodo richiede relativamente più alta concentrazione della soluzione di ioni metallici, esso è stato trovato per preparare con successo il nanocatalisi con una superficie superiore, rispetto a quelli ottenuti da altri metodi. Inoltre, le nanoparticelle appena preparate ha mostrato eccellente attività catalitica in hydrodeoxygenation di anisolo a cicloesano. Lo studio delle loro applicazioni in altri sistemi catalitici come idrogenazione è attualmente in corso. Inoltre, si prevede che una strategia simile potrebbe essere applicata nella preparazione di altri diversi ossidi misti di Ni-Me-O o altri nanomateriali quali quelli affetti da Cu2 +, Co2 + con elevata superficie specifica per vari utili applicazioni quali l'ossidazione di alcool e acqua e reazioni di accoppiamento catalitico. 28 , 29 , 30
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Disclosures
Non abbiamo nulla di divulgare.
Acknowledgments
Noi riconosciamo con gratitudine il sostegno finanziario fornito dal National Key Research & Development Program di Ministero della scienza e della tecnologia della Cina (2016YFB0600305), Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina (nn. 21573031 e 21373038), programma per talenti eccellenti nella città di Dalian (2016RD09) e Istituto tecnologico e alta formazione di Hong Kong (THEi SG1617105 e 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
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