הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

צומת תחמוצת מתכת לפעילויות פוטו-קטליטיות

1K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/64077

⸱

20 ביולי 2022

 ,  ,  ,  , 

במאמר זה

סיכום

פיתוח צומת הטרו-צומת מגביר את הפעילויות הפוטו-קטליטיות של סינתזת בעירה של תמיסה, שהיא תהליך חסכוני בזמן/אנרגיה. טכניקות אפיון אנליטיות מתקדמות שימשו בפרוטוקול זה כדי להעריך את מאפייני החומרים, וננו-קומפוזיטים הדגימו פירוק צבע חומצי כתום-8 משופר.

תקציר

יש ביקוש עולמי משמעותי לשיפורים בטכניקות הסינתזה ובמאפיינים האופטימליים שלהן, במיוחד עבור יישומים בקנה מידה תעשייתי. סינתזת בעירה בתמיסה מבוססת סול-ג'ל (SG-SCS) היא שיטה פשוטה לייצור חומרים נקבוביים מסודרים. בהקשר זה, תיאוריית החומצות והבסיסים הקשים והרכים של פירסון מסייעת בבחירת תגובתיות מארח-דופנט ליצירת הטרו-צומת תקין.

היווצרות צומת הטרו-צומת משנה גם את התכונות החיוניות של החומרים, ומשפרת את הפוטו-קטליזה באמצעות העברת מטען או פעילויות סינרגטיות. טמפרטורת הסתיידות של 500 מעלות צלזיוס היא אידיאלית לתהליך זה בהתבסס על תוצאות הערכת היציבות באמצעות ניתוח יחס תרמוגרבימטריה דיפרנציאלי (DTG).

הממדים הננומטריים של הננו-חלקיקים (NPs) והננו-קומפוזיטים (NCs) שנוצרו אומתו באמצעות עקיפה של קרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה (HRTEM). יתר על כן, מיקרוגרפי מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק וניתוחי BET אישרו את אופי הנקבוביות של החומרים. HRTEM, ספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן וחקירות רנטגן מפזרות אנרגיה קבעו את הרכב החומרים. המחקר מצא כי NCs פירקו את צבע הכתום החומצי 8 (AO8) בצורה יעילה יותר מאשר ZnO חשוף.

מבוא

הגנת הסביבה הפכה לדאגה מרכזית עם העלייה המהירה בחברות ברחבי העולם. כתוצאה מכך, ננו-חומרים מבוססי ננוטכנולוגיה (NMs) והסינתזה שלהם משכו את תשומת הלב של החוקרים על פני חומרים בתפזורת בעולם המדעי המודרני1. מספר גישות פיזיקוכימיות הותאמו לטיפול במזהמים אורגניים ואי-אורגניים 2,3. בהקשר זה, בשל פשטותה ויכולתה להמיס רעלים מבלי ליצור זיהום משני, פוטוקטליזה הטרוגנית נחשבת לטכניקת תיקון אדפטיבית4. מחקרים תכננו הטרו-צומת או סימום בין מוליכים למחצה מתאימים, המסייעים להפחית את הרקומבינציה של חור האלקטרונים, שטח הפנים והנפח של המרכיב. מצב זה ה....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. סינתזה של ננו-חומרים

  1. סינתזה ננו-מרוכבת ZnO-Mn2O3
    1. לסנתז ננו-קומפוזיטים באמצעות אלכוהול פולי-ויניל כחומר פעילי שטח וגישת SG-SCS בסיוע חומר מורכב. להמחשה גרפית של גישת SG-SCS, ראה איור משלים S1.
    2. ממיסים 1.5 גרם פולימר PVA ב-100 מ"ל מים מזוקקים תוך ערבוב מתמשך על מערבל מגנטי למשך כ-15 דקות ב-115 מעלות צלזיוס23.
    3. יוצקים את תמיסות מבשר המלח, אבץ חנקתי הקסהידרט בריכוז של 90% v/v, ומנגן גופרתי בריכוז של 10% v/v לתוך תמיסת ה-PVA המומסת לעיל תוך ערבוב מתמשך למשך כ-10 דקות ומורידים את הטמפרטורה ל-70 מעלות צלזיוס.
      הערה: מבשרי מלח עורבבו בו זמנית כדי לאזן....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

איור 1A מתאר את היציבות התרמית של NCs בינאריים לפני שמכשיר DTG מנתח הסתיידות באטמוספירה N2. רצף של אידוי של מולקולות H2O נספגות, דעיכה תוך-מולקולרית, הידרוקסידים מתכתיים ו/או פירוק שרשרת צד PVA, פירוק שרשרת ראשית בין-מולקולרית / PVA, ולבסוף, החלק הגבישי התרחש כדי לתת פחמן, פחמימנים ואפר29,30.

ה-NCs הראו אובדן יציבות מעל 720 מעלות צלזיוס. זוויות העקיפה של תבנית ה-XRD עם מישורי הגביש ה.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הסינתזה של ננו-גבישים באמצעות אסטרטגיה מלמטה למעלה עם צורה, גודל ומבנה מדויקים. המחקר הבחין כי הגרעין והצמיחה של ננו-גבישים היו משמעותיים לפני יצירת הננו-גבישים. כאן, תחמוצות ה-ZnO והמנגן סונתזו על סמך תורת החבורות25 של למר, המניחה את תהליך היווצרות הננו-גבישים לאחר הפחתת קודמים לאטומים וגרעינים, מה שמוביל להיווצרות זרעים לייצור ננו-גבישים. בהקשר זה, הצורה והגודל הכוללים של הננו-גבישים תלויים בגידול הזרעים, בתכונות הזרעים ובהפעלה מחדש של פ.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

ברצוננו להודות לאוניברסיטת אדמה למדע וטכנולוגיה על תמיכתם בעבודה זו. המימון ניתן ממספר פרויקט תומכי חוקרים מאוניברסיטת טאיף (TURSP-2020/44), אוניברסיטת טאיף, טאיף, ערב הסעודית.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
חומצה כתומה 8סיגמא-אולדריץ65%,
כלורסיגמא-אולדריץ'7782-50-5
דיתיאנוגרמולסיגמא-אולדריץ'773881-43-9
HClסיגמא-אולדריץ'7647-01-0
מנגן חנקתי (10%) מלחסיגמא-אולדריץ'15710-66-410%
מנגן גופרתי מונוהידראטסיגמא-אולדריץ: 2.95 גרם/סמ"ק&סופ3;; מסיסות במים: 70 גרם/100 מ"ל (70 ° C); 99.95%,  MnSO4.H2O
פולי (אלכוהול ויניל)סיגמא-אולדריץ'9002-89-5צפיפות: 1.19– 1.31 גרם/ס"מ&סופ3; @20 ° C, מסיס במים בלבד @ > 80 & deg; C
אבץ חנקתי הקסהידרט (90%)סיגמא-אולדריץ'10196-18-698%; צפיפות: 2.065 גרם/ס"מ&3; @20 ° C; מסיסות במים: 184.3 גרם/100 מ"ל @20 & deg; C
מכשירים בשימוש<
strong >חומרים nameModelAnalysis
BET (N2 isotherms ספיחה-ספיגה)מכשיר כרום קוונטי.תכונות
DT/DTAShimadzu DTG-60Hמדידת יציבות
FTIRPerkin Elmer FT-IR, ספקטרום 65מידע
HRTEMJEOL TEM 2100 HRTEMניתוח
SEM-EDXSEM-EDX-EVO 18 עם מתקן ואקום נמוך וחיבור ALTO 1000 cryoמורפולוגי ניתוח
XPSAXIS ULTRA מ-AXIS 165
XRDShimadzu, XRD-7000גבישיות, מבנה וגודל
<חזק>תוכנה נפוצה בשימוש<
חזק>שם<חזק>חברה<חזק>שימוש
MendeleyMendeley-Desktop-1.19.8-win32לציטוט הפניות
OriginOriginPro 8XRD, BET, UV-vis-DRS ניתוח
' צפיפות 'מרקםתרמיתעל מליטה כימיתמורפולוגי, גודל והרכב גבישי ממוצע משוער נתונים

מקורות

  1. Khort, A., et al. Corrosion and transformation of solution combustion synthesized Co, Ni and CoNi nanoparticles in synthetic freshwater with and without natural organic matter. Scientific Reports. 11 (1), 7860(2021).
  2. Pype, M., Lawrence, M. G., Keller, J., Gernjak, W.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

סינתזה מסוג סול-ג'לבעירה בתמיסהחומרים נקבובייםהעברת מטעןתרמוגרבימטריה דיפרנציאליתעקיפת קרני XTEM ברזולוציה גבוההפירוק של Acid Orange

מאמר זה פורסם

הסרטון יגיע בקרוב