Name: Kritischer Stickstoff Verarbeitung für die Reinigung von Reactive Porous Materials (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 5 s
Description: Erfahren Sie die Reinigung von Magnesiumborhydrid mit überkritischem Stickstoff für Wasserstoffspeicheranwendungen. Diese Methode entfernt effektiv Verunreinigungen und liefert reines Material für Materialwissenschaft.

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Diese Arbeit wurde von der Europäischen Brennstoffzellen und Hydruogen gemeinsamen Unternehmens unter Gemeinschaftsprojekt BOR4STORE (Grant Agreement No. 303428) und Infrastrukturprogramm H2FC (Grant Agreement Nr FP7-284522) unterstützt.

1. Geräte <ol><li> Verwenden Sie ein Grundkritische Trocknung (SCD) Vorrichtung vier Hauptkomponenten von Hochdruck-Gasrohrleitung geschaltet sind: die Gaszufuhr, ein Vakuumsystem, Sensoren (Temperatur und Druck), und die Probenumgebung (die in ein Bad eingetaucht werden kann). Stellen Sie sicher, dass die Konstruktion aus hochwertigem Edelstahl Ventile, Armaturen und Schläuche, um zumindest 10 MPa druckfeste im Temperaturbereich zwischen 80 bis 300 K. Anmerkung: Eine schematische, ist in 1 gezeigt. </li><li> Für Stickstoff ScD (nscd) Behandlungen, sicherzustellen, dass die Gasversorgung ist die Forschung Reinheit (&gt; 99,999%) Stickstoffgas mit einem Druckregler für Ausgangsdruckregelung zwischen 0-10 MPa ausgestattet. Bringen Sie einen 50-l-Flasche (20 MPa) auf die Vorrichtung, und spülen Sie das System mit reinem Stickstoff mehrmals vor der Benutzung. </li><li> Sicherzustellen, dass das Unterdrucksystem ist in der Lage zu erzielen Vakuumdrücke bis zu &lt;0,1 Pa und an der Vorrichtung mit einer angeschlossenenFeinsteuerungsnadelventil. Vorzugsweise verwendet eine ölfreie Vorvakuumpumpe und einem Molekular Ziehen Turbopumpe, in Reihe angeordnet. </li><li> Verwenden mindestens zwei Drucksensoren für die genaue Messung des Drucks während ScD Behandlungen: eine Niederdrucksensor zur Druckmessung und eine Hochdrucksensor insgesamt meßbare Druckbereich zwischen 0,1-10 7 Pa zu erreichen. </li><li> Verwenden mindestens zwei Temperatursensoren für die erforderliche minimale Genauigkeit, typische ScD Behandlungen auszuführen: einen Sensor in thermischem Kontakt mit der Probe und einem Sensor innerhalb der primären Gasdosierung Verteiler für genaue Messungen zwischen 77-300 K (zum Beispiel K-Typ-Thermoelement) . </li><li> Prüfen, dass der Probenhalter einen geeigneten inneren Volumen, um die Menge der Probe, die für die Behandlung enthalten und besteht aus rostfreiem Stahl. Hinweis: eine verlängerte zylindrische Bauform Hilfen in thermischen Kontakt mit dem Bad. </li><li> Sicherzustellen, dass die Armatur, die den Probenbehälter verschließt appropriate für hohe Drücke und wiederholten Gebrauch (zB Swagelok VCR). Verbinden den Probenbehältervolumen zu einem Ventil für die Isolierung von der Außenumgebung über eine entsprechende Rohrlänge (das Tauchrohr) zum vollständigen Eintauchen des Probenhalters in die Badewanne. </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig1.jpg" /> . Abbildung 1. kritischer Stickstoff Trocknung (nscd) Geräte Eine schematische Darstellung des vereinfachten nscd Vorrichtung zur Verwendung in der typischen Labor: (A) bei Raumtemperatur und (B) nach dem Eintauchen der Probe in der Badewanne. Die Gaszufuhr für die in dieser Arbeit beschriebenen Verfahren ist Stickstoff, aber diese allgemeine Vorrichtung verallgemeinerbar zu anderen ScD Fluide mit einer kritischen Punkt innerhalb eines praktischen Bereichs von Temperatur und Druck, wie zum Beispiel CO 2 liegend ist. Die Komponenten werden auf Konsistenz mit th beschriftete-Protokoll hier beschrieben. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig1highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 2. Vorbereitung <ol><li> Last 0,2-0,5 g Probe (γ-Mg (BH 4) 2, in Form von Pulver, nach nasschemischen Synthese und Standardtrocknungsverfahren) in den Probenhalter unter entsprechenden Bedingungen, typischerweise in einer inerten Atmosphäre, wie einer Argon Glovebox bei Raumtemperatur oder darunter. Schließen Sie den Probenhalter (passend F2) mit einem Filter Dichtung und schließen Sie das Ventil (Ventil V4). Übertragen Sie den Probenhalter mit der Vorrichtung und befestigen (Fitting F1). </li><li> Öffnen Sie die Dosierung Verteiler über V2 absaugen und evakuieren. Open V3 und zu evakuieren. Spülen Sie die Apparatur mit Stickstoff über V1 und V2 über evakuieren. V4 offen und evakuieren der Probe bei RT für bis zu 24 h, um den minimalen Druck des Systems (&lt;0,1 Pa) zu erreichen. </li><li> Installieren Sie die Proben Bad (siehe <strong&gt; Abbildung 2), die um den Probenhalter. Führen Sie dies durch die Erhöhung der Bad in Position auf ein Scherenarbeitsbühne, oder einen ähnlichen Mechanismus. </li><li> Stellen Sie die Heizung auf die gewünschte Zukunft Flüssigkeitstemperatur (T l, siehe Schritt 3.1) von 110 K, und weiter, um das Gerät zu evakuieren, bis die Temperatur im Gleichgewicht. </li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig2.jpg" /> Abbildung 2. Cryogenic Furnace Proben Bath. Eine schematische Darstellung (links) und Foto (rechts) eines Kryostaten Thermalbad Umgebung zur Aufnahme der Probenhalter während nscd Bearbeitung schaffen: Die Messung und Steuerung der Probentemperatur zwischen 77 bis 298 K. entsprechende <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig2highres.jpg" target="_blank">Bitte Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 3. kritischer Stickstoff Exposure <ol&gt; <li> Für nscd Verarbeitung von γ-Mg (BH 4) 2, (das Thema der Demonstration in diesem Protokoll) Wählen Sie ein Flüssigkeitstemperatur (T l) von 110 K. Dies entspricht einem moderaten flüssigen Lösungsdichte (~ 0,6 g ml -1) ; Stellen Sie für die Anwendung dieses Protokolls zu anderen nscd Behandlungsverfahren wie nötig (siehe Hinweis unten). </li><li> Schließen Sie das System, um Vakuum durch Schließen V2. Drosselöffnungs V1 langsam, wodurch der Druck in den Flüssigkeitsbereich des Phasendiagramms zu erhöhen. Äquilibrieren das System bei 2 MPa und T l. </li><li> Weichen Sie die Probe in flüssigem N 2 für 4 Stunden. </li><li> Stellen Sie die Heizung auf 150 K mit einer Rampe ≤2 K min -1. Lassen Sie den Druck zu erhöhen, nicht höher als die maximale Nenndruck des Gerätes (das P max sollte ≥10 MPa); falls notwendig, sorgfältig zu entlüften den Überdruck über V2 Vakuum. Ins Gleichgewicht des Systems bei P max und 150 K. </li><li> Weichen Sie die Probe in supercritical N 2 für 1 Stunde. </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig3.jpg" /> Abbildung 3. Phasendiagramm von Stickstoff. Eine detaillierte Phasendiagramm von Stickstoff, wobei die Fluiddichte (in linearer Graustufen dargestellt) ist mit REFPROP (ein modifiziertes Webb-Benedict-Rubin Zustandsgleichung) berechnet. 41 verschiedene Linien konstanter Dichte werden angezeigt in Lila. Die Festphasengrenzen und Kochen Gangslinien werden rot dargestellt. Die blauen Linien zeigen die Grenzen der Region des Phasendiagramms, das zum Trocknen oder Extraktionsverarbeitung unter Verwendung von N 2 relevant sind. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig3highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Hinweis: Für die Anwendung dieses Protokolls zu anderen Materialien zu etablieren eine angemessene Behandlung nscd scheme durch die Wahl der für eine effektive Solvatation der Zielarten notwendigen Voraussetzungen. Beziehen sich auf das Phasendiagramm von N 2, in Abbildung 3 dargestellt. Um eine hohe Fluiddichte in der Flüssigphase zu erreichen (zB 0,8-1 g ml -1), wählen Sie eine T l von 80-90 K. Für moderate Flüssigkeitsdichte (beispielsweise 0,6 bis 0,8 g ml -1), wählen Sie eine T l 90 bis 115 K. Ein Versuch und Irrtum Ansatz erforderlich sein. 4. kritischer Stickstoff Mitteilung <ol><li> Vorsichtig knacken das System Vakuum durch Drosselung V2, so dass der Druck, so langsam wie möglich zu verringern. Wiederholt das System zu knacken, um höhere Druckgeschwindigkeiten wie nötig, um einen allmählichen Rückgang auf Hochvakuum (&lt;0,1 Pa) im ungefähren Zeitraum von 12-24 h zu erreichen. </li><li> Entfernen Sie die Probe Badewanne und voll geöffnet V2 um die Probe vollständig zu evakuieren. Äquilibrieren bei Raumtemperatur und Hochvakuum (&lt;0,1 Pa). </li><li> Entgasen die Probe bei RT und &lt;0,1 Pa für 1-24 h, wie desired. </li></ol> 5. Nachbehandlung <ol><li> Schließen Ventile V3 und V4, und entfernen Sie den Probenhalter aus dem Gerät (Fitting F1). </li><li> Übertragen des Probenhalters zu einer inerten Umgebung für die Handhabung, wie beispielsweise einem mit Argon gefüllten Handschuhkasten. Entfernen Sie die Probe aus dem Probenhalter (passend F2) und Speicher in einem verschlossenen Behälter bei Raumtemperatur oder darunter. </li></ol>

<ol><li>McHugh, M. A., Krukonis, V. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMcHugh%2C+MA+%22Supercritical+Fluid+Extraction%22">Supercritical Fluid Extraction</a>. , 1st ed, Butterworth. Stoneham, MA. (1986).</li>
<li>Schneider, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physicochemical+Principles+of+Extraction+with+Supercritical+Gases%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+lnt.+Ed%22%5BJournal%5D)">Physicochemical Principles of Extraction with Supercritical Gases.</a> Angew. Chem. lnt. Ed. 17, 716-727 (1978).</li>
<li>Williams, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+with+Supercritical+Gases%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Extraction with Supercritical Gases.</a> Chem. Eng. Sci. 36 (11), 1769-1788 (1981).</li>
<li>Eckert, C. A., Knutson, B. I., Debenedetti, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+fluids+as+solvents+for+chemical+and+materials+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Supercritical fluids as solvents for chemical and materials processing.</a> Nature. 383, 313-318 (1996).</li>
<li>Cooper, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+synthesis+and+processing+using+supercritical+carbon+dioxide%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Polymer synthesis and processing using supercritical carbon dioxide.</a> J. Mater. Chem. 10, 207-234 (2000).</li>
<li>Klesper, E., Corwin, A. H., Turner, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+pressure+gas+chromatography+above+critical+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">High pressure gas chromatography above critical temperatures.</a> J. Org. Chem. 27, 700-701 (1962).</li>
<li>Tucker, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+Density+Inhomogeneities+in+Supercritical+Fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Solvent Density Inhomogeneities in Supercritical Fluids.</a> Chem. Rev. 99 (2), 391-418 (1999).</li>
<li>Hubert, P., Vitzthum, O. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+Extraction+of+Hops%2C+Spices%2C+and+Tobacco+with+Supercritical+Gases%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Fluid Extraction of Hops, Spices, and Tobacco with Supercritical Gases.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 17 (10), 710-715 (1978).</li>
<li>Zosel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separation+with+Supercritical+Gases%3A+Practical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Separation with Supercritical Gases: Practical Applications.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 17 (10), 702-709 (1978).</li>
<li>Nelson, A. P., Farha, O. K., Mulfort, K. L., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+Processing+as+a+Route+to+High+Internal+Surface+Areas+and+Permanent+Microporosity+in+Metal%E2%88%92Organic+Framework+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Supercritical Processing as a Route to High Internal Surface Areas and Permanent Microporosity in Metal−Organic Framework Materials.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 458-460 (2009).</li>
<li>Liu, B., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+enhanced+activation+of+microporous+coordination+polymers+by+flowing+supercritical+CO2%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Rapid and enhanced activation of microporous coordination polymers by flowing supercritical CO2.</a> Chem. Commun. 49, 1419-1421 (2013).</li>
<li>Cooper, A. I., Rosseinsky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal%E2%80%93organic+frameworks%3A+improving+pore+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">Metal–organic frameworks: improving pore performance.</a> Nat. Chem. 1, 26-27 (2009).</li>
<li>Totten, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Catalytic+Activity+through+the+Tuning+of+Micropore+Environment+and+Supercritical+CO2+Processing%3A+Al%28Porphyrin%29-Based+Porous+Organic+Polymers+for+the+Degradation+of+a+Nerve+Agent+Simulant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Enhanced Catalytic Activity through the Tuning of Micropore Environment and Supercritical CO2 Processing: Al(Porphyrin)-Based Porous Organic Polymers for the Degradation of a Nerve Agent Simulant.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 11720-11723 (2013).</li>
<li>Savage, P. E., Gopalan, S., Mizan, T. I., Martino, C. J., Brock, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+at+supercritical+conditions%3A+Applications+and+fundamentals%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+J%22%5BJournal%5D)">Reactions at supercritical conditions: Applications and fundamentals.</a> AIChE J. 41 (7), 1723-1778 (1995).</li>
<li>Baiker, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+Fluids+in+Heterogeneous+Catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Supercritical Fluids in Heterogeneous Catalysis.</a> Chem. Rev. 99 (2), 453-474 (1999).</li>
<li>Jessop, P. G., Ikariya, T., Noyori, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homogeneous+Catalysis+in+Supercritical+Fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Homogeneous Catalysis in Supercritical Fluids.</a> Chem. Rev. 99 (2), 475-494 (1999).</li>
<li>Giddings, J. C., Myers, M. N., McLaren, L., Keller, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Pressure+Gas+Chromatography+Of+Nonvolatile+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">High Pressure Gas Chromatography Of Nonvolatile Species.</a> Science. 162 (3849), 67-73 (1968).</li>
<li>Gere, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+Fluid+Chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Supercritical Fluid Chromatography.</a> Science. 222, 253-259 (1983).</li>
<li>Kistler, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherent+Expanded+Aerogels+and+Jellies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Coherent Expanded Aerogels and Jellies.</a> Nature. 127, 741-741 (1931).</li>
<li>Biener, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energy Environ. Sci. 4, 656-667 (2011).</li>
<li>Morère, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+of+Pd+into+mesoporous+silica+SBA-15+using+supercritical+carbon+dioxide%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Supercrit.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Deposition of Pd into mesoporous silica SBA-15 using supercritical carbon dioxide.</a> J. Supercrit. Fluids. 56 (2), 213-222 (2011).</li>
<li>Sathish, M., Mitani, S., Tomai, T., Honma, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+fluid+assisted+synthesis+of+N-doped+graphene+nanosheets+and+their+capacitance+behavior+in+ionic+liquid+and+aqueous+electrolytes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Supercritical fluid assisted synthesis of N-doped graphene nanosheets and their capacitance behavior in ionic liquid and aqueous electrolytes.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 4731-4738 (2014).</li>
<li>Toews, K. L., Shroll, R. M., Wai, C. M., Smart, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((pH-Defining+Equilibrium+between+Water+and+Supercritical+CO2.+Influence+on+SFE+of+Organics+and+Metal+Chelates%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">pH-Defining Equilibrium between Water and Supercritical CO2. Influence on SFE of Organics and Metal Chelates.</a> Anal. Chem. 67 (22), 4040-4043 (1995).</li>
<li>Barbaras, G., Barbaras, G. D., Finholt, A. E., Schlesinger, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cause+Of+Explosions+Occasionally+Observed+During+Evaporation+Of+Solutions+Of+Aluminum+Hydride+And+Related+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Cause Of Explosions Occasionally Observed During Evaporation Of Solutions Of Aluminum Hydride And Related Compounds.</a> J. Am. Chem. Soc. 70, 877(1948).</li>
<li>Burr, J. G., Brown, W. G., Heller, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Reduction+of+Carbon+Dioxide+to+Formic+Acid%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">The Reduction of Carbon Dioxide to Formic Acid.</a> J. Am. Chem. Soc. 72 (6), 2560-2562 (1950).</li>
<li>Hugelshofer, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gas%E2%88%92Solid+Reaction+of+Carbon+Dioxide+with+Alanates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Gas−Solid Reaction of Carbon Dioxide with Alanates.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 15940-15945 (2014).</li>
<li>Orimo, S. I., Nakamori, Y., Eliseo, J. R., Züttel, A., Jensen, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+Hydrides+for+Hydrogen+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Complex Hydrides for Hydrogen Storage.</a> Chem. Rev. 107 (10), 4111-4132 (2007).</li>
<li>Gross, K. J., Thomas, G. J., Jensen, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catalyzed+alanates+for+hydrogen+storage%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Alloys+Compd%22%5BJournal%5D)">Catalyzed alanates for hydrogen storage.</a> J. Alloys Compd. 330-332, 683-690 (2002).</li>
<li>Li, H. W., Yan, Y., Orimo, S. I., Züttel, A., Jensen, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Progress+in+Metal+Borohydrides+for+Hydrogen+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Energies%22%5BJournal%5D)">Recent Progress in Metal Borohydrides for Hydrogen Storage.</a> Energies. 4 (1), 185-214 (2011).</li>
<li>Frankcombe, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proposed+Mechanisms+for+the+Catalytic+Activity+of+Ti+in+NaAlH4%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Proposed Mechanisms for the Catalytic Activity of Ti in NaAlH4.</a> Chem. Rev. 112, 2164(2012).</li>
<li>Vajo, J. J., Olson, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+storage+in+destabilized+chemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Scr.+Mater%22%5BJournal%5D)">Hydrogen storage in destabilized chemical systems.</a> Scr. Mater. 56, 829(2007).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LiBH4+nanoparticles+supported+by+disordered+mesoporous+carbon%3A+Hydrogen+storage+performances+and+destabilization+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hyd.+Energ%22%5BJournal%5D)">LiBH4 nanoparticles supported by disordered mesoporous carbon: Hydrogen storage performances and destabilization mechanisms.</a> Int. J. Hyd. Energ. 32 (16), 3976-3980 (2007).</li>
<li>Christian, M. L., Aguey-Zinsou, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Core%E2%80%93Shell+Strategy+Leading+to+High+Reversible+Hydrogen+Storage+Capacity+for+NaBH4%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Core–Shell Strategy Leading to High Reversible Hydrogen Storage Capacity for NaBH4.</a> ACS Nano. 6 (9), 7739-7751 (2012).</li>
<li>Stadie, N. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+N2+Processing+as+a+Route+to+the+Clean+Dehydrogenation+of+Porous+Mg%28BH4%292%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Supercritical N2 Processing as a Route to the Clean Dehydrogenation of Porous Mg(BH4)2.</a> J. Am. Chem. Soc. 136 (23), 8181-8184 (2014).</li>
<li>Borgschulte, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impurity+Gas+Analysis+of+the+Decomposition+of+Complex+Hydrides%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Impurity Gas Analysis of the Decomposition of Complex Hydrides.</a> J. Phys. Chem. C. 115, 17220-17226 (2011).</li>
<li>Filinchuk, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+and+Dense+Magnesium+Borohydride+Frameworks%3A+Synthesis%2C+Stability%2C+and+Reversible+Absorption+of+Guest+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Porous and Dense Magnesium Borohydride Frameworks: Synthesis, Stability, and Reversible Absorption of Guest Species.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50, 11162-11166 (2011).</li>
<li>Li, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dehydriding+and+rehydriding+processes+of+well-crystallized+Mg%28BH4%292+accompanying+with+formation+of+intermediate+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Dehydriding and rehydriding processes of well-crystallized Mg(BH4)2 accompanying with formation of intermediate compounds.</a> Acta Mater. 56 (6), 1342-1347 (2008).</li>
<li>Schüth, F., Bogdanovic, B., Felderhoff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+metal+hydrides+and+complex+hydrides+for+hydrogen+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">Light metal hydrides and complex hydrides for hydrogen storage.</a> Chem. Comm. , 2249-2258 (2004).</li>
<li>Vitillo, J. G., Groppo, E., Bardají, E. G., Baricco, M., Bordiga, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+carbon+dioxide+recycling+by+reaction+with+%CE%B3-Mg%28BH4%292%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fast carbon dioxide recycling by reaction with γ-Mg(BH4)2.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 22482-22486 (2014).</li>
<li>Paskevicius, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-Situ+X-ray+Diffraction+Study+of+%CE%B3-Mg%28BH4%292+Decomposition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">In-Situ X-ray Diffraction Study of γ-Mg(BH4)2 Decomposition.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 15321-15240 (2012).</li>
<li>Lemmon, E. W., Huber, M. L., McLinden, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIST+standard+reference+database+23%3A+reference+fluid+thermodynamic+and+transport+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Standard+Reference+Data+Program%22%5BJournal%5D)">NIST standard reference database 23: reference fluid thermodynamic and transport properties.</a> Standard Reference Data Program. , (2008).</li>
<li>Moquin, P. H. L., Temelli, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+modeling+of+hydrolysis+of+canola+oil+in+supercritical+media%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Supercrit.+Fluid%22%5BJournal%5D)">Kinetic modeling of hydrolysis of canola oil in supercritical media.</a> J. Supercrit. Fluid. 45, 94-101 (2008).</li>
<li>Myers, M. N., Giddings, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-High-Pressure+Gas+Chromatography+in+Micro+Columns+to+2000+Atmospheres%5BTitle%5D)+AND+%22Sep.+Sci%22%5BJournal%5D)">Ultra-High-Pressure Gas Chromatography in Micro Columns to 2000 Atmospheres.</a> Sep. Sci. 1 (6), 761-776 (1966).</li>
<li>McLeary, E. E., Jansen, J. C., Kapteijn, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeolite+based+films%2C+membranes+and+membrane+reactors%3A+Progress+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+Mesoporous+Mater%22%5BJournal%5D)">Zeolite based films, membranes and membrane reactors: Progress and prospects.</a> Microporous Mesoporous Mater. 90, 198-220 (2006).</li>
<li>Richter, B., Ravnsbæk, D. B., Tumanov, N., Filinchuk, Y., Jensen, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manganese+borohydride%3B+synthesis+and+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Trans%22%5BJournal%5D)">Manganese borohydride; synthesis and characterization.</a> Dalton Trans. , (2015).</li>
<li>Liang, S., Tilotta, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+petroleum+hydrocarbons+from+soil+using+supercritical+argon%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Extraction of petroleum hydrocarbons from soil using supercritical argon.</a> Anal. Chem. 70 (3), 616-622 (1998).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Vielleicht aufgrund seiner relativ niedrigen kritischen Temperatur (126 K), N 2 wurde historisch als wirksame ScD Lösungsmittel sehen worden. In früheren Berichten 3,17,42,43 es nur im Zusammenhang mit den Verarbeitungstemperaturen bei oder über Umgebungstemperatur, wo es nur bescheidene Solvatisierungskraft zeigt aufgrund seiner geringen Dichte des Fluids in diesem Bereich seiner Phasendiagramm angedeutet ist (mit der Ausnahme bei extrem hohen Drücken 43). Der Schlüsselschritt bei der R...

Kritischen Fluidextraktion (SFE) und Trocknen (SCD) Verfahren sind in einer Vielzahl von praktischen Anwendungen gestellt werden, insbesondere in der Lebensmittel- und Erdölindustrie, aber auch in der chemischen Synthese, Analyse und Materialbearbeitung. 1-6 die Verwendung von Trocknungs oder Extraktionsmittel bei Bedingungen oberhalb ihrer kritischen Punkte oft schneller, sauberer und effizienter als herkömmliche (flüssig) Techniken und hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie in Bezug auf die gut einstellbare Solvatisierungskraft des Fluids durch geringfügige Anpassung der Betriebsbedingungen, . 3,7 Eine einfache ScD Verfahren besteht aus drei grundlegenden Schritten. Der erste Schritt ist Aussetzen des Feststoffes (oder auch Flüssigkeit) Ausgangsmaterial, das das Zielverunreinigungsverbindung, die zu einem geeignet gewählten ScD Fluid in seiner flüssigen enthält (oder nahezu superkritischen flüssigen) Phase, in der hohen Dichte entspricht einer hohen (und vielleicht selektive 7) Lösungsvermögen in Bezug auf die Zielspezies. Ter zweite Schritt Erhitzen und Zusammendrücken des Systems über kritische Punkt der gewählten ScD Fluids in einem geschlossenen Behälter, so dass die Flüssigkeit und seiner gelösten Zielarten keine Phasengrenze, die in Trennung führen könnte passieren. Der letzte Schritt wird langsam den Druck des Fluids zu ScD Vakuum Reduzieren bei einer Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur, so dass der Fluidlösung, welche die Zielarten zu entgehen, wiederum ohne auf eine Phasengrenze oder nachteilige Wirkungen der Oberflächenspannung auf dem Weg. Das Ausgangsmaterial wird links abgereicherten der Zielarten und kann iteriert Behandlungen unterzogen werden, falls erforderlich. In Fällen von überkritischen Fluidextraktion wird die Ziel gelösten Stoff das gewünschte Produkt und wird aus der Lösung für die weitere Verwendung. 8,9 gesammelt In anderen Fällen ist die getrocknete oder gereinigtem Ausgangsmaterial wird das gewünschte Produkt, und die extrahierten Verunreinigungen werden verworfen. Dieses letztere Szenario hierinals ScD Ansatz, entdeckt wurde, um eine wirksame Strategie für die Vorbehandlung von großer Oberfläche, mikroporöse Materialien, wie Metall-organische Gerüste (MOFs), wo traditionelle Wärmebehandlungsverfahren unter Vakuum in vielen Fällen bei der Klärung der Poren nicht ausreichend aller unerwünschten Gäste, oder führen zu Porenkollaps. 10 Kohlendioxid ScD (CSCD) Verarbeitung ist heute ein Routine post-Syntheseverfahren für MOFs, 11, die zu Erhöhungen der stickstoff zugänglichen Oberflächenbereiche gegenüber unbehandelten Materialien von bis zu 1000% 12 und andere Verbesserungen, wie zum Beispiel bei der katalytischen Aktivität. 13 Andere bemerkenswerte kritischen Fluid Anwendungen sind als breit abstimmbaren Medium für chemische Reaktionen, 14-16 kritischen Fluid-Chromatographie (SCFC) 6,17,18 und Synthese von Aerogelen und fortgeschrittenen Kompositmaterialien. 19- 22 Zum Trocknen von Anwendungen wird ein Fluid ScD Auserwählter nach zwei Kriterien: a) die Nähe seineskritischen Punkt auf Umgebungsbedingungen (der Einfachheit halber und um die Energiekosten oder die Prozesskomplexität zu reduzieren) und b) ihre Solvatation Leistung in Bezug auf die Zielarten. Kohlendioxid (CO 2), hat sich als praktisch ScD Fluid bei vielen Anwendungen, da es ungiftig, nicht brennbar, und billig ist, und kann abgestimmt werden, um eine hohe Solvatisierungskraft Richtung einer Reihe von gängigen organischen Zielspezies in seiner nahezu Flüssigkeit aufzuweisen Zustand (bei ​​Drücken von &lt;10 MPa und Temperaturen von 273 bis 323 K). 1-3,7-9 Andere häufige superkritischen Lösemitteln (oder Co-Lösungsmittel) sind Wasser (Spanning eine bemerkenswerte Reihe von Lösungsmitteleigenschaften zwischen seiner Umgebung und überkritischen Zustand 23), Aceton, Ethylenglycol, Methanol, Ethanol, und Ethan und deckt das Spektrum von polaren (protische und aprotische) unpolare und mit kritischen Punkten relativ nahe Umgebungsbedingungen. Kohlendioxid ist bei weitem die am häufigsten verwendeten ScD Flüssigkeit. In etablierten CSCD Methoden, die Reaktivitätdes Ausgangsmaterials ist nicht hemmenden Faktor, da CO 2 nur sehr schwach bei Temperaturen in der Nähe des kritischen Punktes reaktiv. Jedoch können bestimmte Klassen von Materialien, wie beispielsweise sogenannte komplexe Hydride (beispielsweise Alanaten und Borhydriden) vorhanden einzigartige Herausforderungen bei der Handhabung aufgrund ihrer starken Reaktivität in Gegenwart von Wasser oder CO 2 zusätzlich zu ihrer (vielleicht absichtlich zugeschnitten) Instabilität unter Erhitzen . 24-26 Darüber hinaus gibt es große internationale Interesse an solchen Materialien wie High-Density-Wasserstoffspeicherverbindungen, 27-30 und damit auch in nanostrukturierten und / oder porösen Sorten 31-33. Für die wirksame Reinigung solcher reaktiven, instabil und nanostrukturierten Materialien sind ScD Verfahren eine vielversprechende Strategie. 34 A ScD Flüssigkeit verwendet werden, die eine geringe Moleküldurchmesser zum Eindringen in engen Hohlräumen geeigneten hat und die auch eine hohe Solvatisierung Leistung zur Ziel Verunreinigungen, while restlichen unreaktiv gegenüber dem Ausgangsmaterial selbst. Hierin wird die Verwendung von überkritischem Stickstoff (N 2) als eine effektive Fluid für solche Extraktion und besonders Trocknungsanwendungen wird präsentiert. Eine spezifische kritischer Stickstoff Trocknung (NSCD) Methodik wird nachstehend zur Reinigung von γ-Phasen Magnesiumborhydrid, deren Zielart umfassen sowohl Diboran und ein n-Butyl-Verbindung (ähnlich, jedoch nicht genau erkennbar n-Butan) beschrieben. Das folgende Protokoll kann leicht für die allgemeine Ausweitung auf andere überkritischer Stickstoff Trocknen oder Extraktionsverfahren geändert werden.

<table><tbody><tr><td>Compressed Nitrogen</td><td>Gas Messer Schweiz AG</td><td></td><td>50 L Flasche, Reinheit > 99.999%, < 3 ppmv H2O</td></tr><tr><td>Flüssigstickstoff</td><td>Pan Gas AG</td><td></td><td>Lagerung vor Ort</td></tr><tr><td>Kundenspezifische überkritische Trocknungsapparatur</td><td>Empa</td><td></td><td>Swagelok (Klemmverschraubung und VCR) Komponenten</td></tr><tr><td>Kundenspezifisches Kryo-Ofenbad</td><td>Empa</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Custom Labview Interface</td><td>Empa</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

kritischer stickstoff verarbeitung für die reinigung von reactive porous materials

Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

Überkritische Methoden zur Extraktion und Trocknung von Flüssigkeiten sind in zahlreichen Anwendungen für die Synthese und Verarbeitung poröser Materialien gut etabliert. Darin wird Stickstoff als neuartige überkritische Trocknungsflüssigkeit für spezielle Anwendungen vorgestellt, wie z. B. bei der Verarbeitung von reaktiven porösen Materialien, bei denen Kohlendioxid und andere Flüssigkeiten aufgrund ihrer höheren chemischen Reaktivität nicht geeignet sind. Stickstoff weist im nahezu kritischen Bereich seines Phasendiagramms im Vergleich zu Kohlendioxid ähnliche physikalische Eigenschaften auf: eine breit einstellbare Dichte von bis zu ~1 g ml-1, einen moderaten kritischen Druck (3,4 MPa) und einen kleinen Moleküldurchmesser von ~3,6 Å. Der Schlüssel zum Erreichen einer hohen Solvatationsleistung von Stickstoff liegt in der Anwendung einer Verarbeitungstemperatur im Bereich von 80-150 K, bei der die Dichte des Stickstoffs um eine Größenordnung höher ist als bei ähnlichen Drücken in der Nähe der Umgebungstemperatur. Die detaillierten Solvatationseigenschaften von Stickstoff und insbesondere seine Selektivität über ein breites Spektrum gängiger Zielspezies für die Extraktion bedürfen noch weiterer Untersuchungen. Darin beschreiben wir ein Protokoll für die überkritische Stickstoffverarbeitung von porösem Magnesiumborhydrid.

Alkali- und Erdalkaliborhydriden potentielle Wasserstoffspeichermaterialien, die einen hohen Gehalt an gasförmigem Wasserstoff zu liefern bei der Zersetzung. 27,29 andere Abbauprodukte wie Diboran auch manchmal in der Gas desorbiert erfasst wurde, aber ihr Ursprung ist nicht von vornherein klar, ; es ist möglich, es sich um Produkte des reinen Phasenzersetzung, kann aber auch Verunreinigungen oder Produkte von Reaktionen von Verunreinigungen 35 die poröse Phase Magnesiumborhydrid sein Überbleibsel ...

Stickstoff ist ein wirksames kritischen Fluids für die Extraktion oder Trocknen aufgrund seiner kleinen Molekülgröße, hoher Dichte im nahen Flüssigkeitskritischen Bereich und chemische Inertheit. Wir stellen eine überkritischer Stickstoff Trocknungsprotokoll für die Reinigungsbehandlung von reaktiven, porösen Materialien.

Kritischer Stickstoff Verarbeitung für die Reinigung von Reactive Porous Materials

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, Magnesiumborhydrid, ein poröses, komplexes Hydrid und Material mit hoher Wasserstoffspeicherdichte, mithilfe überkritischen Stickstoffs zu reinigen. Dazu wird zunächst eine Probe aus Magnesiumborhydrid in verflüssigtem, komprimiertem Stickstoff im nahe kritischen Bereich des Phasendiagramms bei minus 163 Grad Celsius und 20 bar getränkt, wo seine hohe Fluid-Dichte auf eine hohe Lösungskraft gegenüber Zielverunreinigungen wie Dior- und Endbutyl-Spezies hinweist. Im zweiten Schritt wird der flüssige Stickstoff erhitzt und in den dichten überkritischen Bereich des Phasendiagramms bei minus 123 Grad Celsius und etwa 100 bar komprimiert.Anschließend können das überkritische Stickstoffgas und alle gelösten Spezies durch langsames Absenken des Drucks auf Vakuum bei minus 123 Grad Celsius aus der Probe extrahiert werden, wodurch der Phasenübergang von flüssig zu gasförmig vermieden wird, da Oberflächenspannungseffekte dort eine unvollständige Extraktion der Zielsubstanzen verursachen können. Die Ergebnisse zeigen, dass nach mehrfachen überkritischen Stickstofftrocknungsbehandlungen das Gas Zersetzungsprodukte von Magnesiumborkhydrid nur aus Wasserstoff besteht, basierend auf temperaturprogrammierter Zersetzung gekoppelt mit Infrarotspektroskopie.Der Schwerpunkt unserer Forschungstätigkeit liegt auf der Materialwissenschaft im Zusammenhang mit der Speicherung erneuerbarer Energien. Seit Beginn unserer bahnbrechenden Forschung zu komplexen Hydriden als Wasserstoffspeichermaterialien stellt die Synthese von Borhydrid-Verbindungen eine Herausforderung dar. Reine Verbindungen sind schwer herzustellen, aber unerlässlich für wissenschaftliche Untersuchungen.Reinigungsmethoden können dazu beitragen, zentrale Fragen auf dem Gebiet der festkörperbasierten Wasserstoffspeicherung zu beantworten, beispielsweise welche Rolle Verunreinigungen bei den Zersetzungsreaktionen komplexer Hydrate spielen. Die Antwort bleibt auch heute noch kompliziert und umstritten. Die Idee, diese Strategie zu verfolgen, wurde durch die Arbeiten von Kollegen aus dem Bereich Hopin inspiriert, die 2009 über die effektive Nutzung von überkritischem Kohlendioxid bei der Aktivierung metallorganischer Gerüste berichteten.Hier nutzen wir Stickstoff auf ähnliche Weise für poröse komplexe Hydride, indem wir den Bereich hoher Dichte im überkritischen Zustand seines Phasendiagramms bei deutlich niedrigeren Temperaturen als den EBR-Temperaturen ausnutzen. Der Hauptvorteil der überkritischen Stickstoffbehandlung gegenüber bestehenden Methoden wie der Trocknung mit überkritischem Kohlendioxid besteht darin, dass Stickstoff gegenüber stark reduzierenden Verbindungen wie Alinaten und bo-Hydriden stabil ist, während er weiterhin viele Vorteile eines idealen überkritischen Lösungsmittels aufweist. Alle vier.Diese spezielle Methode hat sich bei der Behandlung von porösem Magnesiumborhydrid als wirksam erwiesen. Sie kann auch auf andere Materialien angewendet werden, bei denen die Reaktivität von Kohlendioxid dessen Verwendung als Trocken- oder Extraktionsmittel verbietet. Die erforderlichen niedrigen Temperaturen und mäßigen Drücke machen die Methode nahezu universell einsetzbar. Verwenden Sie eine grundlegende Überkritische Trocknungsapparatur, die aus einem Gaszufuhr-Dosierverteiler, einem Vakuumsystem, Temperatur- und Drucksensoren sowie der Probenumgebung besteht, die alle über Hochdruck-Gasschläuche verbunden sind. Geben Sie 0,1 bis 0,5 Gramm Magnesiumborhydrid unter einer inerten Atmosphäre, beispielsweise in einer Argon-Handschuhbox, bei Raumtemperatur in den Probenhalter.Schließen Sie den Probenhalter mit einer Filterdichtung und anschließend das Ventil. Nachdem Sie den Probenhalter aus der Handschuhbox entfernt haben, befestigen Sie ihn an der Apparatur; öffnen Sie danach das Dosierventil zur Evakuierung über V zwei und evakuieren Sie. Nachdem Sie V drei geöffnet und evakuiert haben, spülen Sie die Apparatur mit Stickstoff über V eins und evakuieren Sie über V zwei.Evakuieren und mehrmals spülen. Dann Ventil vier öffnen und die Probe bei Raumtemperatur bis zu 24 Stunden lang evakuieren. Um den minimalen Systemdruck zu erreichen, installieren Sie das Probenbad um den Probenträger, indem Sie das Bad mit einem Scherenheber in Position heben.Danach den Heizer auf die gewünschte zukünftige Flüssigkeitstemperatur von minus 163 Grad Celsius einstellen und weiterhin das Gerät evakuieren, bis die Temperatur ausgeglichen ist. Für die überkritische Trocknung von Magnesiumborhydrid mit Stickstoff eine Flüssigkeitstemperatur von minus 163 Grad Celsius wählen, was einer mittleren Dichte von 0,6 Gramm pro Milliliter entspricht. Als Nächstes das System gegenüber dem Vakuum abriegeln, indem Ventil 2 geschlossen wird, und Ventil 1 langsam öffnen, wodurch der Druck im Phasendiagramm in den flüssigen Bereich über 20 bar ansteigt. Nachdem das System bei 20 bar und minus 163 Grad Celsius ausgeglichen wurde, die Probe vier Stunden lang in flüssigem Stickstoff einweichen lassen.Stellen Sie den Heizung auf minus 123 Grad Celsius mit einer Rampe von weniger als oder gleich zwei Grad pro Minute ein. Lassen Sie den Druck nicht höher ansteigen als auf den maximal zulässigen Betriebsdruck des Geräts, nachdem das System bei maximalem zulässigem Druck und minus 123 Grad Celsius ausgeglichen wurde. Lassen Sie die Probe an dieser Stelle eine Stunde oder länger in überkritischem Stickstoff einwirken.Schließen Sie Ventil V eins und öffnen Sie dann vorsichtig das System zur Evakuierung, indem Sie Ventil V zwei drosseln, sodass der Druck so langsam wie möglich abnimmt. Entfernen Sie das Probenbad und öffnen Sie Ventil V zwei vollständig, um die Probe bei Raumtemperatur und Hochvakuum vollständig zu evakuieren. Schließen Sie die Ventile V drei und V vier und nehmen Sie den Probenhalter vom Gerät ab.Überführen Sie den Probenhalter in eine inerte Umgebung zur Handhabung, beispielsweise in eine mit Argon gefüllte Handschuhbox. Entfernen Sie abschließend die Probe aus dem Probenhalter und lagern Sie sie in einem verschlossenen Behälter bei Raumtemperatur. Die hier beschriebene Methode der überkritischen Trocknung mit Stickstoff erwies sich als erfolgreich für die Reinigung von porösem Magnesiumborhydrid.Die Zielsubstanzen der Extraktion waren D boring und eine unspezifische endständige Butylverunreinigung, die nach wiederholten Behandlungen mit überkritischem Stickstoff auf vernachlässigbare Mengen reduziert wurden, wie Infrarotspektroskopie der während der Zersetzung freigesetzten gasförmigen Spezies zeigte; nach drei Behandlungen blieben keine nachweisbaren Verunreinigungen zurück. Sobald ein Satz erfolgreicher Protokollbedingungen für eine bestimmte Anwendung etabliert wurde, kann diese Technik skaliert werden, um große Mengen an direkt synthetisiertem Material zu reinigen. Die Hauptbeschränkung besteht darin, dass die Probe einen ausreichenden thermischen Kontakt mit dem Bad haben sollte und daher eine entsprechend konzipierte Probenumgebung erforderlich ist.Bei der Vorbereitung einer geeigneten Apparatur für dieses Verfahren ist der Tieftemperaturbadeinsatz die wichtigste Überlegung. Da dieses Verfahren keine außergewöhnlich niedrigen Temperaturen erfordert, haben wir uns für eine einfache Konstruktion entschieden, die einen typischen Labor-Tropfheizer umfasst, der in flüssigem Stickstoff als Kühlmittel eingetaucht ist. Anschließend können analytische Methoden wie Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Infrarotspektroskopie oder Raman-Spektroskopie an der resultierenden Probe durchgeführt werden.Ohne die störende Beeinflussung durch verbleibende Verunreinigungen kann die Probe leicht unmittelbar vor der Charakterisierung verarbeitet werden. Überkritische Extraktionsverfahren werden bereits in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt. Von der Entkoffeinierung von Kaffeebohnen bis hin zu fortschrittlichen Methoden zur Katalysatorabscheidung in porösen Trägern unter Verwendung von Stickstoff als Extraktionsmittel erweitern wir die Anwendbarkeit dieser Verfahren einfach auf Materialien, die gegenüber anderen, gebräuchlicheren überkritischen Lösungsmitteln reaktiv sind.Die Entwicklung neuer Techniken ermöglicht es Wissenschaftlern, Fragen zu beantworten, die für neuartige Materialien von Bedeutung sind. Für Wasserstoff-Energieanwendungen könnte die Verarbeitung unter superkritischen Bedingungen mit Stickstoff komplexere Hydride der nächsten Generation hervorbringen und damit einen Schritt näher an mobilen Wasserstoffspeichermaterialien in der nachhaltigen Energiewelt der Zukunft bringen.

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Research

Forschung

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