Herstellung und Prüfung von katalytischen Aerogelen über schnelle überkritische Extraktion vorbereitet

Zusammenfassung

Hier präsentieren wir Protokolle für die Vorbereitung und Prüfung katalytische Aerogele durch Metall Arten in Kieselsäure und Tonerde Aerogel-Plattformen zu integrieren. Verfahren zur Herstellung von Materialien mit Kupfer-Salze und Kupferhaltige Nanopartikel sind ebenfalls vorhanden. Katalytische Testprotokolle belegen die Wirksamkeit dieser Aerogele für Dreiwege Katalyse-Anwendungen.

Zusammenfassung

Protokolle für die Vorbereitung und Prüfung katalytische Aerogele durch Einbeziehung Metall Arten in Kieselsäure und Tonerde Aerogel-Plattformen werden vorgestellt. Drei Methoden werden beschrieben: (a) die Einbeziehung von Metall Salze in Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid nassen Gele mit einer Imprägnierung Methode; (b) die Einbeziehung von Metall Salze in Aluminiumoxid nassen Gele mit einer Co-Vorläufer-Methode; und (c) die Zugabe von Metall-Nanopartikeln direkt in eine Silica Aerogele Vorläufer Mischung. Die Methoden zu nutzen eine heiße Hydraulikpresse, ermöglicht eine schnelle (< 6 h) überkritische Extraktion und Ergebnisse in Aerogele von geringer Dichte (0,10 g/mL) und hohe Fläche (200-800 m2/g). Während der Arbeit hier konzentriert sich auf die Verwendung von Kupfersalzen und kupfernanopartikel präsentiert, kann der Ansatz mit anderen Metallsalzen und Nanopartikel implementiert werden. Ein Protokoll für die Prüfung der Dreiwege katalytische Fähigkeit diese Aerogele zur Verringerung des Kfz Verschmutzung wird ebenfalls dargestellt. Diese Technik setzt ein Custom-Built, die Union katalytische Testbed (UCAT), in denen ein simulierter Auspuff-Gemisch über eine Aerogel-Probe bei einer kontrollierten Temperatur und Durchflussmenge übergeben wird. Das System ist in der Lage ist, messen die Fähigkeit der katalytischen Aerogele, unter beiden oxidierenden und reduzierenden Bedingungen, um CO, nicht konvertieren und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HCs), weniger schädliche Arten (CO-₂, H₂O und N₂). Katalytische Beispielergebnisse präsentieren für die Aerogele beschrieben.

Einleitung

Kieselsäure und Tonerde-basierten Aerogele haben bemerkenswerte Eigenschaften, einschließlich niedrige Dichte, hohe Porosität, hohe Oberfläche, gute thermische Stabilität und geringe thermische Leitfähigkeit¹. Diese Eigenschaften machen der Aerogel Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen^1,2attraktiv. Eine Anwendung, die die thermische Stabilität und hohe Fläche, der Aerogele nutzt ist heterogene Katalyse; mehrere Artikel lesen die Literatur in diesem Bereich^2,3,4,

Protokoll

Sicherheitshinweise: Tragen Sie Schutzbrille oder Schutzbrille und Labor Handschuhe überhaupt mal wenn performing vorbereitende Arbeiten mit chemischen Lösungen und beim Umgang mit nassen Gele oder katalytische Aerogel Materialien. Propylenoxid, Tetramethyl Orthosilicate (TMOS), Ethanol, Methanol, Ammoniak, Nanopartikeln und Lösungen, eine davon in einer Dampfhaube zu behandeln. Lesen Sie Sicherheitsdatenblätter (SDB) für alle Chemikalien, einschließlich Nanopartikel, bevor Sie mit ihnen arbeiten. Tragen Sie eine partikuläre Maske, wenn Aerogel Proben Zerkleinern und beim Be- und Entladen der Prüfraum. Tragen Sie Schutzbrillen oder Schutzbrille beim Betrieb der hydrau....

Ergebnisse

Fotografische Bilder von der daraus resultierenden Aerogele sind in Abbildung 2dargestellt. Weil die nassen Gele in Stücke vor lösungsmittelaustausch gebrochen wurden, sind die Al-Cu IMP und Si-Cu IMP Aerogele in kleine, unregelmäßig geformte monolithischen Stücke. Es ergibt sich aus der Färbung dieser Proben, die die Aerogele enthalten Kupfer Arten und Variationen in Kupfer Speziation und/oder Liganden Struktur innerhalb der Materialien auftreten. Al-Cu IMP .......

Diskussion

Das Dienstprogramm der RSCE Methode für die Herstellung von katalytischen Aerogele und UCAT System für den Nachweis der katalytische Fähigkeit wurde hierin nachgewiesen. Wesentliche Vorteile dieser Protokolle gegenüber anderen Methoden sind die Geschwindigkeit der RSCE Aerogel Fabrikation und relativ kostengünstige Ansatz von UCAT katalytische getestet.

Gele zu extrahierenden zubereitet werden, über eine Vielzahl von Methoden, einschließlich der Imprägnierung von Metallsalzen zu Tonerde und Ki.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Variabler Mikropipettor, 100-1000 & Mikro; L	Hergestellt von Eppendorf, bezogen von Fisher Scientific www.fishersci.com	S304665	Any 100-1000 & micro; L-Pipette ist geeignet.
Variabler Pipettor, 2,5-10 mL	Hergestellt von Eppendorf, gekauft von Fisher Scientific www.fishersci.com	21-379-25	Jeder variable Pipettierer ist geeignet.
Pasteurpipetten	FisherScientific	13-678-6A
Spritze	Bei Fisher Scientific gekauft	Z181390 Spritze mit Z261297 Nadel
Digitale Waage	OHaus Explorer Pro		Jede digitale Waage ist geeignet.
Becher	Gekauft bei Fisher Scientific		Glasbecherglas ist geeignet.
Messzylinder	Gekauft bei Fisher Scientific		Messzylinder aus Glas ist geeignet.
Magnetplatte/Rührer	FisherScientific Isotemp	SP88854200P	Jede Magnetplatte/jeder Magnetrührer ist geeignet.
Ultraschallreiniger	FisherScientific FS6	153356	Jedes Ultraschallgerät ist geeignet.
Im	Haus		Fertigen Sie aus kaltgewalztem Stahl oder Edelstahl.
Hydraulische Heißpresse	Tetraeder www.tetrahedronassociates.com	MTP-14	Jede Heißpresse mit Temperatur- und Kraftregelung funktioniert. Benötigt eine maximale Temperatur von ~550 F und eine maximale Kraft von 24 Tonnen.
UCAT (Union Catalytic Testbed)	Im eigenen Haus		Ausführlich beschrieben in Referenz #21:  Bruno, B.A., Anderson, A.M., Carroll, M.K., Brockmann, P., Swanton, T., Ramphal, I.A., Palace, T. Prüfung von Aerogel-Katalysatoren im Labormaßstab. SAE Technisches Papier 2016-01-920 (2016).
Bar 97 Gas	Praxair	MS_BAR97ZA-D7

Jedes Jeder hergestellte Form hergestellt