"שיטת ציפוי קרמי נשלפת" מוצגת בפורמט ויזואלי לסינתזה של ננו-חלקיקי קרביד וניטריד מתכתיים מוקדמים שאינם מסונטרים ומסתיימים במתכת עם גדלים ומבני גביש ניתנים לכוונון.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
סינתזה בתיווך Microemulsion הפוכה של monometallic ובי-המתכתי המוקדם מעבר מתכת קרביד ניטריד חלקיקים
במאמר זה
סיכום
תקציר
Microemulsion הפוך משמש לתמצת חלקיקי תחמוצת מתכת מוקדמת מעבר monometallic או מתכתיים בפגזי סיליקה microporous. אז חלקיקי תחמוצת מתכת במארז סיליקה הם carburized באווירה מתאן / מימן בטמפרטורות מעל 800 מעלות צלזיוס כדי ליצור חלקיקי קרביד מתכת מעבר המוקדם במארז סיליקה. במהלך תהליך carburization, פגזי סיליקה למנוע sintering של חלקיקי קרביד סמוכים בעת גם מונעים בתצהיר של פחמן משטח עודף. לחלופין, ניתן nitridized חלקיקי תחמוצת המתכת במארז סיליקה באווירת אמוניה בטמפרטורות מעל 800 מעלות צלזיוס כדי ליצור חלקיקי המתכת ניטריד מעבר המוקדם במארז סיליקה. על ידי התאמת הפרמטרים הפוכים microemulsion, העובי של פגזי סיליקה, ותנאי carburization / nitridation, יכולים להיות מכוון חלקיקי קרביד או ניטריד מעבר מתכת בגדלים שונים, יצירות,שלבי גביש nd. לאחר carburization או nitridation, פגזי סיליקה לאחר מכן הוסרו או באמצעות פתרון בטמפרטורת חדר המימי bifluoride אמוניום או 0.1-0.5 פתרון M NaOH ב40-60 מעלות צלזיוס. בעוד פגזי סיליקה הולכים ומתפוגגים, תמיכת שטח גבוהה, כגון פחמן שחור, ניתן להוסיף לפתרונות אלה כדי להשיג חלקיקי קרביד מתכת או ניטריד מעבר המוקדם נתמכים. אם אין תמיכת שטח פנים גבוה הוא הוסיף, אז יכול להיות מאוחסן חלקיקים כnanodispersion או centrifuged להשיג nanopowder.
מבוא
קרבידים מוקדם מתכת מעבר (TMCs) הם בעלות נמוכה, חומרי כדור ארץ-שפע שמפגינים יציבות תרמית ואלקטרוכימיים גבוהה, כמו גם פעילויות קטליטי ייחודיות. 1-3 בפרט, טונגסטן קרביד (WC) וקרביד מוליבדן (Mo 2 C) יש לי נחקר בהרחבה לדמיון הקטליטית שלהם לקבוצת מתכות פלטינה (PGMs). 4,5 בשל תכונות החיוביות אלה, TMCs זוהה כמועמדים להחלפת זרזי PGM יקרים במתעורר טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות, כגון המרה ביומסה, תאי דלק, וelectrolyzers. 6,7
על מנת למקסם את הפעילות הקטליטית, זרזים מסחריים כמעט תמיד מנוסחים כחלקיקי ultrasmall (קטרים <10 ננומטר) מפ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. סינתזה של monometallic כמוס-סיליקה או בי-מתכתיים Metal Oxide חלקיקים
- הכן את microemulsion ההפוך
- להוסיף 240 מיליליטר של n-heptane נטול מים לL נקי, תנור מיובש 1 סיבוב בקבוק תחתון (RBF) המכיל בר ומערבבים מגנטי מיובש בתנור באמצעות גליל נקי, מיובש בתנור סיים.
- להוסיף 54 מיליליטר של polyoxyethylene (4) אתר אוריל לn-heptane תחת ערבוב מתמיד.
הערה: בגלל הצמיגות הגבוהה ומתח הפנים נמוכים של חומרים פעילי ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
בשלב הראשון של הפרוטוקול, המטרה היא לתמצת monometallic או צירופים ותחמוצת מתכת מעבר בי-מתכתיים (TMO) בתוך תחומי סיליקה microporous. איור 1 מציג תמונות שצולמו מסינתזות נציג לפני ואחרי משקעים עם מתנול. שתי תוצאות מורפולוגיות שחזור נצפו במהלך שלב זה המופיעים להיות תלוי במתכות המשמשות בסינתזה: הצירופים וTMO יכול להיות מצופה ביחידות עם כדור סיליקה (איור 2b) או צירופים וTMO המרובים יכול להיות מצופה בתחום סיליקה אחת (איור 2 א). הצירופים .......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
הליך לסינתזת ננו-חלקיקים, קרביד אינו sintered הופסק מתכת מעבר המתכת וניטריד עם גדלים ומבנה מתכונן מוצג כאן 26 צעדים קריטיים בשיטה כוללים:. באמצעות RBF ללא לחות להכיל מבשר alkoxide המתכת המדולל, הימנעות אלקלי מתכת זיהומים במהלך כל השלבים, מזרז RME עם מתנול העודף בניגוד לאצטון או isopropanol, ביצוע בדיקה נאותה לפני דליפת Carburizing או nitridizing הרכיבים, והשימוש נכון PPE בעבודה עם bifluoride אמוניום.
ה.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין מה לחשוף.
תודות
עבודה זו מומנה על ידי החטיבה למדעי הכימיה, מדעי הגיאוגרפיה ומדעי הביולוגיה, המשרד למדעי האנרגיה הבסיסיים, משרד המדע, משרד האנרגיה של ארה"ב, מענק מס. DE-FG02-12ER16352. S.T.H. מודה לקרן הלאומית למדע על התמיכה הכספית באמצעות מלגת המחקר לתארים מתקדמים של הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק מס' 1122374.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| n-הפטן | Sigma-Aldrich | 246654 | |
| פוליאוקסיאתילן (4) אתר לאוריל | Sigma-Aldrich | 235989 | Brij® L4 |
| טונגסטן (VI) איזופרופוקסיד | אלפא Aesar | 40247 | W(VI)IPO |
| טונגסטן (VI) כלוריד | סיגמא-אולדריץ | '241911 | להכנת W(VI)IPO, |
| טונגסטן (IV) כלוריד | Strem Chemicals | 74-2348 | להכנת W(IV)IPO, תוצרת בית |
| טנטלום (V) איזופרופוקסיד | אלפא Aesar | 40038 | Ta(V)IPO |
| ניוביום (V) איזופרופוקסיד | אלפא אסאר | 36572 | Nb(V)IPO |
| ניקל (II) מתוקסיאטוקסיד | אלפא Aesar | 42377 | Ni(II)MEO |
| טיטניום (IV) איזופרופוקסיד | סיגמא-אולדריץ | '87560 | Ti(IV)IPO |
| מוליבדן (V) איזופרופוקסיד | אלפא אזר | 39159 | Mo(V)IPO |
| מוליבדן (V) כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 208353 | להכנת Mo(V)IPO, תוצרת בית |
| טטראתיל אורתוסיליקט | סיגמא-אולדריץ' | 333859 | TEOS |
| אמוניום הידרוקסיד | סיגמא-אולדריץ' | 320145 | |
| מתנול | סיגמא-אולדריץ' | 34860 | |
| איזופרופנול נטול מים | סיגמא-אולדריץ' | 278475 | להכנת אלקוקסידים תוצרת בית |
| אמוניום דו-פלואוריד | Sigma-Aldrich | 224820 | |
| פחמן שחור | Cabot Corp. | וולקן ® XC72R | |
| מתאן | AirGas | ME R300 | |
| מימן | AirGas | HY UHP300 | |
| אמוניה | AirGas | AM AH80N705 | |
| תנור צינור קוורץ | MTI Corp. | OTF-1200X-S-UL |
מקורות
- Oyama, S. T. The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. , Blackie. (1996).
- Michalsky, R., Zhang, Y. -J., Medford, A. J., Peterson, A. A. Departures from the Adsorption Energy Scaling Relations for Metal Carbide Catalysts. J. Phys. Chem. C. 118 (24), 13026-13034....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
