ייצור וניצול מימן בכור ממברנות

הפרוטוקול שלנו מתאר שיטה לבידוד ייצור מימן אלקטרוכימי מהידרוגנציה של חומרי הזנה כימיים בכור יחיד. אנו יכולים לאפיין את כמות המימן המשמשת בתגובת ההידרוגנציה הרצויה. אלקטרוכימיה מופרדת מכימיה של הידרוגנציה.

זה מפחית את הסיכוי לתגובות לוואי ומאפשר עבודה עם יותר ממסים וריכוזים מאשר אם מוגבל לשימוש באלקטרוליט. כדי להתחיל, נקו את מוט רקיק הפלדיום באמצעות בד הכותנה הטבול בהקסאן וגלגלו אותו עם רולר ידני עד שהמונה הדיגיטלי קורא כ -150 מיקרומטר. לאחר מכן השתמש רולר אוטומטי כדי להקטין את העובי ל 25 מיקרומטר לחתוך אותו לחתיכות בגודל הרצוי.

לחישול, העמיסו את רדידי הפלדיום המגולגלים לתוך תנור עמום תחת אטמוספירת חנקן. מחממים אותם ב 850 עד 900 מעלות צלזיוס במשך 1.5 שעות על ידי עלייה הדרגתית של הטמפרטורה מ 25 ל 900 מעלות צלזיוס בקצב של 60 מעלות צלזיוס לשעה. הכינו תמיסת ניקוי על ידי ערבוב של 10 מיליליטר חומצה חנקתית, 20 מיליליטר של 30% מי חמצן ו-10 מיליליטר מים שעברו דה-יוניזציה.

השקיעו את רדידי הפלדיום המחושלים בתמיסת הניקוי למשך 20 עד 30 דקות עד שהבעבוע הנמרץ שוכך או עד שהתמיסה הופכת צהובה. לאחר שטיפת רדידי הפלדיום פעמיים במים נטולי יונים, יש לשטוף באיזופרופיל אלכוהול ולייבש באוויר. לאחר מכן להרכיב את הכור באמצעות רדידי פלדיום מוכנים.

כדי להכין את תמיסת הציפוי החשמלי, ממיסים פלדיום כלורי לחומצה הידרוכלורית מולרית אחת. מלא את התא האלקטרוכימי של הכור עם 24 מיליליטר של הפתרון מוכן משאיר את תא הידרוגנציה ריק. הניחו אנודת רשת פלטינה ואלקטרודת ייחוס כסופה כלוריד בתא האלקטרוכימי.

חבר את האלקטרודות לפוטנציוסטט והפעל את הפוטנציאל של 0.2 וולט על רדיד פלדיום לעומת כלוריד כסף עד שמטען של 15C עובר. לאחר פירוק הכור, שטפו את קרום הפלדיום שנוצר פעמיים במים נטולי יונים, ופעם אחת באלכוהול איזופרופיל. לאחר ייבוש עם אוויר או חנקן, לבדוק עבור שקיעת גלוי של פלדיום שחור על פני הממברנה.

כדי להרכיב את הכור, סנדוויץ' את קרום הפלדיום המוכן בין שני חצאים של תא H אלקטרוכימי. הניחו אטם עמיד בפני כימיקלים בין הצד השמאלי של התא לבין קרום הפלדיום. לאחר הצבת אטם נוסף בצד ימין של התא, השתמש בתפס כדי לאטום את תצורת הכור.

עבור הידרוגנציה אלקטרוכימית, למלא את התא האלקטרוכימי עם 24 מיליליטר של חומצה גופרתית מולרית אחת. הכנס אלקטרודת מונה פלטינה לתא האלקטרוכימי וחבר אותה למסוף החיובי של ספק כוח. באמצעות סרט נחושת, לחבר את קרום פלדיום מסוף שלילי.

לאחר מכן להחיל זרם גלוונוסטטי של 250 מיליאמפר ו 3 עד 5 מתח על פני התא במשך 15 דקות. לאחר דגימת 30 מיקרוליטר של תמיסת התגובה, להוסיף 24 מיליליטר בתא הכימי שמירה על זרם גלוונוסטטי. לאסוף מדגם כל 15 דקות עם פיפטה מיקרו.

יש להמיס במיליליטר אחד של דיכלורומתאן בבקבוקון GC-MS ולאחסן אותו עד להשלמת התגובה. כדי לנתח את הדגימות, טען אותן למגש הדוגם האוטומטי. לאחר מכן לחץ על סמל MassHunter כדי להפעיל את תוכנת GC-MS.

בחר רצף ולאחר מכן ערוך רצף כדי לפתוח את חלון עריכת הרצף. מלא את שם המדגם, מיקום הבקבוקון, נתיב השיטה, קובץ השיטה, נתיב הנתונים וקובץ הנתונים בתרשים. הגדר את סוג המדגם לדגימה ואת הדילול ל- 1.

לחץ על השיטה ואחריה ערוך את השיטה כולה כדי להתאים את השיטה. בדוק הן את פרטי השיטה והן את רכישת המכשירים ולחץ על אישור. כמו כן, ודא שרכישת נתונים וניתוח נתונים מסומנים. השאר כל שדה שני ריק ולחץ על אישור. הגדר את כניסת הדגימה ל- GC ואת מקור ההזרקה ל- GC ALS.

ודא שהתיבה השתמש ב- MS מסומנת, מיקום הכניסה מוגדר לחזית, MS מחובר לחזית ולאחר מכן לחץ על אישור. תחת לשונית הכניסה, הגדר את טמפרטורת המחמם ל -250 מעלות צלזיוס, לחץ ל -7.2 פאונד לאינץ 'מרובע וזרימת הליום ל -23.1 מיליליטר לדקה. מתחת ללשונית התנור, כוונו את הטמפרטורה ההתחלתית ל -50 מעלות צלזיוס עם החזקה של דקה. הגדר את קצב הרמפה ל -25 מעלות צלזיוס לדקה.

הטמפרטורה ל 200 מעלות צלזיוס עם אפס דקות להחזיק ולחץ על אישור. ודא שכל אותות התצוגה לא נבחרו ולחץ על אישור. הגדר את השהיית הממס ל- 2.50 דקות ובחר אישור. ודא שהצג כולל טמפרטורת תנור GC, טמפרטורת כניסת GC F, לחץ כניסת GC F, calc זרימה של GC עמודה 2, מתח MS EM, מקור MS MS, MS MS quad ולחץ על אישור. הזן את שם השיטה הרצוי לשמירת השיטה. לחץ על הרצף ואחריו רצף ריצה ולאחר מכן בחר רצף ריצה כדי להתחיל את ניתוח הדגימה. לאחר השלמת הרצף, פתח את תוכנת MassHunter ובחר את שם הקובץ כדי להציג את הנתונים.

כדי לזהות את שיאי המוצר, לחץ על ספקטרום, ולאחר מכן על דוח חיפוש ספריה ועל אישור כדי להשוות את ספקטרום המסה שנרכש עם מסד הנתונים של NIST. חשב את ההרכב היחסי של חומרים ומוצרים התחלתיים באמצעות המשוואה. ספקטרומטריית המסות האטמוספרית מדדה את המימן המיוצר בתא ההידרוגנציה ואת התא האלקטרוכימי בכור הממברנה.

קרום הפלדיום חדר 73% מימן עם זרם יוני ממוצע של 27 פיקואמפר בתא ההידרוגנציה ו-10 בתא האלקטרוכימי. לעומת זאת, קרום אחר הראה חדירה של פחות מ-1% למימן. GC-MS של הידרוגנציה תחת הטיה אלקטרוכימית הראה שיא חד של חומר המוצא פרופיופנון ככל שהתגובה התקדמה ויצרו פסגות שייצגו פרופילבנזן ו-1-פניל-1-פרופנול, בעוד שיא הפרופיופנון פחת.

לעומת זאת, פרופיופנון לא הומר למוצר כאשר קרום הפלדיום לא היה מוטה אלקטרוכימית. עם זאת, הכרומטוגרמה הציגה שיא בלתי צפוי המיוחס לטומאה. תחת קרום פלדיום מוטה אלקטרוכימית, הפרופיל הקינטי של תגובת ההידרוגנציה הדגים את שינוי ההרכב בחומר המוצא ובמוצרים.

לעומת זאת, כאשר קרום הפלדיום לא היה מוטה אלקטרוכימית, הרכב החומר ההתחלתי לא השתנה מכיוון שהמוצר לא נוצר. חשוב להרכיב את הכור כדי למנוע דליפה בין תאים. דגמו את התגובה עם מכשיר מדויק כמו מיקרו פיפטה כדי להבטיח נתונים איכותיים מה-GC-MS.

ניתן לבצע שיטות אפיון נוספות כמו H NMR כדי לאשר את המבנה הכימי של תוצרי התגובה.