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Artículo de método

Un Reactor fotocatalítico de flujo continuo para la deposición precisamente controlada de nanopartículas metálicas

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DOI:

10.3791/58883

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10 de abril de 2019

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En este artículo

Resumen

Para una síntesis continua y escalable de nanocompuestos de base de metal noble, un reactor fotocatalítico de novela se desarrolla y se describen su estructura, principios de operación y estrategias de optimización de calidad de producto.

Resumen

En este trabajo, se desarrolla un reactor fotocatalítico novela para la excitación pulsada y controlada del fotocatalizador y la exacta deposición de nanopartículas metálicas. Se proporcionan directrices para la replicación del reactor y su funcionamiento en detalle. Tres diferentes sistemas compuestos (Pt/graphene, Pt/TiO2y Au/TiO2) monodispersa y uniformemente distribuidas partículas son producidos por este reactor y el mecanismo de photodeposition, así como la estrategia de optimización de síntesis, se discuten. Los métodos de síntesis y sus aspectos técnicos se describen exhaustivamente. Se investiga el papel de la dosis (UV) ultravioleta (en cada impulso de excitación) en el proceso de photodeposition y se proporcionan los valores óptimos para cada sistema compuesto.

Introducción

Nanopartículas metálicas, especialmente metales nobles (por ejemplo, Pt, Au, Pd) tienen grandes aplicaciones en catálisis1. En general, disminuyendo el tamaño de las nanopartículas (NPs) aumenta su actividad catalítica manteniendo la constante de costo (de peso), pero también hace más difícil su aplicación. NPs (generalmente menor de 10 nm) tienen gran tendencia a la agregación, que degrada su actividad catalítica; sin embargo, la inmovilización en sustratos adecuados sobre todo puede resolver este problema. Además, dependiendo del tipo de aplicación (por ejemplo, Electrocatálisis), a veces es necesario inmovilizar el NPs en substratos conducti....

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Protocolo

1. fabricación y operación del reactor fotocatalítico de deposición

PRECAUCIÓN: Cuando se encienden las lámparas Ultravioleta, use gafas de protección UV-C.

  1. Fabricación del reactor fotocatalítico de deposición
    1. Cubrir la superficie interior de un tubo de cloruro de polivinilo (PVC) (diámetro x longitud = 15 cm x 55 cm; también pueden usarse otros materiales) con una papel de aluminio grueso, pulido y adhesivo. Instalar cinco 55 lámparas UV-C W (véase Tabla de materiales) en la superficie interna del tubo a igual distancia.
    2. Fijar un tubo de cuarzo (diámetro x longitud = 0,5 cm ....

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Resultados

XPS es una de las más poderosas técnicas para confirmar la formación de NPs metálicas y estudiar sus Estados químicos. Para ello, se registraron espectros de encuesta y espectros de alta resolución (de Pt4f y Au4f), que confirma la reducción completa de los cationes metálicos y deposición exitosa de NNPs (figura 3). Para la deconvolución de Pt4f y Au4f, inicialmente, una sustracción de fondo Shirley fue realizada. D.......

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Discusión

Las nanopartículas son la forma más ampliamente utilizada de catalizadores con base de metal noble. En casi todos los casos, NNPs se depositan en un conductor o un material de apoyo de semiconductores. Esta hibridación se realiza principalmente por la reducción de los cationes del metal noble en presencia del sustrato previsto (material). Por lo tanto, un método de síntesis acertada para la producción de nanocompuestos basados en NNP debe cumplir al menos dos requisitos principales: 1) la reducción de los cationes debe s.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a la Universidad Sabanci y laboratorios federales suizos para materiales de ciencia y tecnología (Empa) por todo el apoyo brindado.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Solución de ácido cloroplatínicoSigma Aldrich262587-50ML
Hidrato de tetraclorourato de hidrógeno (III)Alfa Aesar12325.03
Nanopolvo de TiO2 (TiO2, anatasa, 99,9%, 100 nm)Nanomateriales de investigación de EE. UU.US3411
Polvo de grafitoAlfa Aesar10129
Ácido sulfúrico Sigma Aldrich1120802500
Peróxido de hidrógenoSigma AldrichH1009-100ML
Ácido L-ascórbicoSigma AldrichA92902-500G
Ácido clorhídricoSigma Aldrich320331-2.5L
Hidróxido de sodioSigma AldrichS5881-1KG
Permanganato de potasioMerck1050821000
Corning®   Septos de silicona para tapón de rosca GL45Sigma Aldrich (Corning)CLS139545SS
Tubo de cloruro de poliviniloKoctasCarcasa del reactor UV
Tubo de sílice (cuarzo) fluidovidrio
UV− Lámparas C PhilipsTUV PL-L 55W/4P HF 1CT/25
Productos de técnico

Referencias

  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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Reimpresiones y permisos

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