Methodenartikel

Einem kontinuierlichen Fluss photokatalytische Reaktor für die genau kontrollierten Abscheidung von metallischen Nanopartikeln

DOI:

10.3791/58883

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10. April 2019

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1Institut des matériaux, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 2Laboratory for Functional Polymers, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa), 3Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, 4SUNUM Nanotechnology Research Centre, Sabanci University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Für eine kontinuierliche und skalierbare Synthese von Edel-Metall-based Nanocomposites ein neuartige photokatalytische Reaktor entwickelt und seine Struktur, Funktionsprinzip und Produkt Qualität Optimierungsstrategien werden beschrieben.

Zusammenfassung

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In dieser Arbeit ist ein neuartige photokatalytische Reaktor für die gepulsten und kontrollierte Erregung der Photokatalysator und die exakte Abscheidung von metallischen Nanopartikeln entwickelt. Richtlinien für die Replikation des Reaktors und die Bedienung sind im Detail zur Verfügung gestellt. Drei verschiedene Verbundsysteme (Pt/Graphen, Pt/TiO2und Au/TiO2) mit monodispersen und gleichmäßig verteilte Partikel entstehen durch dieses Reaktors sowie der Photodeposition-Mechanismus und die Synthese-Optimierungs-Strategie, werden diskutiert. Die Synthesemethoden und deren technische Aspekte werden umfassend beschrieben. Die Rolle des ultravioletten (UV)-Dosis (in jeder Anregung Impuls) auf den Photodeposition-Prozess wird untersucht und die optimalen Werte für jede Verbundsystem werden zur Verfügung gestellt.

Einleitung

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Metallischen Nanopartikeln haben vor allem Edelmetalle (z. B. Pt, Au, Pd) große Anwendungen in der Katalyse1. Im allgemeinen verringern die Größe von Nanopartikeln (NPs) erhöht ihre katalytische Aktivität unter Beibehaltung der konstanten Kosten (Gewicht), aber auch erschwert ihre Anwendung. NPs (in der Regel kleiner als 10 nm) haben große Tendenzen Aggregation, die verschlechtert ihre katalytische Aktivität; Immobilisierung auf geeigneten Untergründen kann jedoch meist dieses Problem beheben. Darüber hinaus je nach Anwendung (z. B. Electrocatalysis) ist es manchmal notwendig, die NPs auf leitfähigen Substrate2,

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Protokoll

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1. Herstellung und Betrieb des Reaktors photokatalytische Ablagerung

Achtung: Wenn UV Lampen eingeschaltet sind, verwenden Sie Schutzbrille UV-C.

  1. Herstellung von photokatalytischen Ablagerung Reaktor
    1. Die innere Oberfläche des Rohres Polyvinylchlorid (PVC) zu decken (Durchmesser x Länge = 15 cm x 55 cm; können auch andere Materialien eingesetzt werden) mit einer dicken, poliert und Klebstoff gesichert Aluminiumfolie. Installieren Sie fünf 55 W UV-C Lampen (siehe Tabelle der Materialien) auf der inneren Oberfläche des Rohres in gleichem Abstand.
    2. Fix ein Quarzrohr (Durchmesser x....

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Ergebnisse

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XPS ist eines der mächtigsten Techniken für die Bestätigung der Bildung von metallischen NPs und ihren chemischen Zuständen zu studieren. Zu diesem Zweck wurden Umfrage Spektren und hochauflösende Spektren (von Pt4f und Au4f) aufgezeichnet, die bestätigt, dass die vollständige Reduktion der metallischen kationen und erfolgreiche Ablagerung von NNPs (Abbildung 3). Für die Entfaltung der Pt4f und Au4fwurde zunächst ei.......

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Diskussion

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Nanopartikel sind die am weitesten verbreitete Form der Edel-Metall-Katalysatoren. In fast allen Fällen sind NNPs entweder auf eine leitfähige oder einem halbleitenden Trägermaterial hinterlegt. Diese Hybridisierung erfolgt meist durch die Reduktion von den kationen des edlen Metalls im Beisein der beabsichtigten Substrat (Material). Eine gelungene Synthese-Methode für die Herstellung von NNP-based Nanocomposites sollte daher mindestens zwei Hauptanforderungen erfüllen: 1) die Reduzierung der Kationen sollte sein, effizi.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

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Die Autoren möchten Sabanci Universität und Swiss Federal Laboratories für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie (Empa) danken für all die Unterstützung.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
ChlorplatinsäurelösungSigma Aldrich262587-50ML
Tetrachloraurat(III)-WasserstoffhydratAlfa Aesar12325.03
TiO2 Nanopulver (TiO2, Anatase, 99,9%, 100nm)Nanomaterialien für die US-ForschungUS3411
GraphitpulverAlfa Aesar10129
Schwefelsäure Sigma Aldrich1120802500
WasserstoffperoxidSigma AldrichH1009-100ML
L-AscorbinsäureSigma AldrichA92902-500G
SalzsäureSigma Aldrich320331-2.5L
NatriumhydroxidSigma AldrichS5881-1KG
KaliumpermanganatMerck1050821000
Corning®   Silikonsepten für GL45 SchraubverschlussSigma Aldrich (Corning)CLS139545SS
Polyvinylchlorid-RohrKoctasUV-Reaktorgehäuse
Fuded Silica (Quarz) RohrTechnische Glasprodukte
UV− C Lampen PhilipsTÜV PL-L 55W/4P HF 1CT/25

Referenzen

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  1. Okitsu, K., Mizukoshi, Y. Catalytic Applications of Noble Metal Nanoparticles Produced by Sonochemical Reduction of Noble Metal Ions. Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Ashokkumar, M. , Springer. Singapore. 325-363 (2016).
  2. Shakoori Oskooie, M., Menceloglu, Y. Z., Unal, S., Hayat Soytas, S.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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Schlagwörter

Optimierung der UV DosisGraphenoxidPlatinabscheidungGoldabscheidungTitandioxidPhotodepositionsverfahrenReaktordesign

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