반응성이 있음 다공성 물질의 정제를위한 초 임계 질소 처리

요약

질소 인해 작은 분자 크기, 거의 액체, 초 임계 영역에서 고 밀도 및 화학적 불활성으로 추출 또는 건조 공정을위한 유효 임계 유체이다. 우리는 반응성, 다공성 물질의 정제 처리를 위해 초 임계 건조 질소 프로토콜을 제시한다.

초록

초임계 유체 추출 및 건조 방법은 다공성 물질의 합성 및 가공을 위한 수많은 응용 분야에서 잘 확립되어 있습니다. 여기서 질소는 반응성 다공성 물질의 가공과 같은 특수 응용 분야를 위한 새로운 초임계 건조 유체로 제시되며, 이산화탄소 및 기타 유체는 더 높은 화학적 반응성으로 인해 적합하지 않습니다. 질소는 이산화탄소와 비교하여 상 다이어그램의 거의 임계 영역에서 유사한 물리적 특성을 나타냅니다 : 최대 ~ 1 g ^ml-1의 광범위하게 조정 가능한 밀도, 적당한 임계 압력 (3.4 MPa) 및 ~ 3.6 Å의 작은 분자 직경. 질소의 높은 용매 성능을 달성하기 위한 핵심은 질소 밀도가 주변 온도에 가까운 유사한 압력보다 훨씬 더 높은 80-150K 범위의 처리 온도를 적용하는 것입니다. 질소의 상세한 용매화 특성, 특히 질소의 선택성은 광범위한 공통 추출 대상 종에 걸쳐 여전히 추가 조사가 필요합니다. 여기에서는 다공성 마그네슘 수소화붕소의 초임계 질소 처리를 위한 프로토콜에 대해 설명합니다.

서론

건조 초 임계 유체 추출 (SFE) 및 (SCD) 방법이 아니라, 특히 식품 및 석유 산업에서, 실제 응용의 넓은 범위에서 설정뿐만 아니라, 화학 합성, 분석 및 재료 처리. ^1-6 건조 사용되는 또는 임계점 위의 조건에서 추출 매체들은 더 빠르고, 깨끗하고 효율적인 전통 (액체) 기법에 비해, 높은 작동 조건의 약간의 조정에 의해 유체의 매화 전원에 대하여 동조되는 추가적인 장점을 갖는다 . ^3,7 간단한 SCD 방법은 세 가지 기본 단계로 구성되어 있습니다. 첫 번째 단계는 액체에 적절하게 선택된 SCD 액에 대상 불순 화합물을 함유하는 출발 고체 (혹은 액체) 물질에 노출되어 높은 밀도가 높은 (어쩌면 선택성에 대응 (또는 거의 액체 초임)의 위상, 대상 종에 대한 ⁷⁾ 용매의 전원을 켭니다. 티그 두 번째 단계는 가열 유체와 용해 목표 종 분리를 초래할 수 위상 경계가 통과하지 않도록, 밀폐 용기에 선택된 SCD 유체의 임계점 위의 압축 시스템이다. 마지막 단계는 천천히 위상 경계 또는 도중에 어떠한 해로운 표면 장력 효과가 발생하지 않고, 다시 탈출 대상 종을 포함하는 액체 용액을 허용 임계 온도 이상의 온도에서 진공 SCD 유체의 압력을 감압한다.

출발 물질은 표적 종 ....

프로토콜

1. 장치

1. 가스 공급기, 진공 시스템, 센서 (온도 및 압력), 및 (욕에 침지 될 수있는) 샘플 환경 : 고압 가스 배관으로 연결된 네 개의 주요 구성 요소로 이루어진 기본 초 임계 건조 (SCD) 장치를 사용. 건축 고품질 스테인리스 밸브, 피팅, 및 튜브 인 것을 확인, 80-300 K. 사이의 온도 범위에서 적어도 10 MPa의 압력이 정격
   참고 : 회로도는 그림 1에 표시됩니다.
2. 질소 SCD (NSCD) 트리트먼트, 가스 공급 연구 순도는 0-10 MPa의 출구 사이의 압력 제어를위한 압력 조절기를 장착 (> 99.999 %) 질소 가스가 있음을 보장한다. 장치 50 L 병 (20 MPa로)를 연결하고 사용 전에 순수한 질소를 여러 번으로 시스템을 퍼지.
3. 진공 시스템은 0.1Pa로 <까지 진공 압력을 달성 할 수 있고, 장치에 연결되어 있는지 확인미세 제어 니들 밸브. 바람직하게는, 직렬로 배치 된 오일 프리 러핑 펌프와 분자 드래그 터보 펌프를 사용한다.
4. SCD 치료 동안에 압력의 정확한 측정을위한 적어도 두 개의 압력 센서를 사용하여 측정 및 진공 고압 센서 저압 센서가 0.1 내지 ⁷ 파 사이 총 측정 압력 범위를 달성했다.
5. ....

결과

알칼리 및 알칼리 토 금속 보로 하이드 라이드가 디보 란은 또한 때때로 탈리 가스에서 검출 된 같은 분해. ^{27, 29} 다른 분해 생성물에 기체 수소의 큰 콘텐츠를 제공 가능한 수소 저장 물질이지만, 그 기원은 명확 선험적 아니다 ; 그들이 순수한 위상 분해 제품이지만, 또한 남은 화학 합성에서 불순물의 반응의 불순물 및 제품 일 수있다. ^(35), 마그네슘 보로 하이드 라이드 다공질 위상 가능 (γ는 mg의 (BH _{4) 2)} 높은 특정 양을 나타낸다 표면적 (> 1,000m ^2g-1)의 수소 및 탈수소. ³⁶ 엔탈피의 매우 높은 중량 (14.9 질량 %) 함량은 40 내지 60 kJ의 실험적 몰 ^{-1, 37이며,} 중간 값 사이 것으로보고 주변 환경 조건 ^(38)에 수소 저장에 이상적 부근에 있습니다. 때문에 매우 purpo에에SE는 적당한 온도는 수소 저장 물질로서 γ-마그네슘 (BH.......

토론

아마도 상대적으로 낮은 임계 온도 (126 K)로 인해, N _(2)는 역사적으로 효과적인 SCD 용매로서 간과하고있다. 이전의보고에서, ^{3,17,42,43은} 만 제외 (인해 상태도의이 영역에서의 낮은 유체 밀도 또는 단지 적당한 매화 전력을 나타내는 주변, 이상의 온도 처리의 맥락에서 언급 한 내용 매우 높은 압력 ^(43))에서. 초 임계 용매로서 N _(2)의 실용성을 실현하는데 핵심 단계는 밀도 (따라서 용 매화 전위) 주위 조건에서보다 높은 크기 순서 인 임계점 근처 처리 온도를 유지하는 것이다 : 0.3 g 용액 ^{- 1} ~ 40 % 액체 N _2의. 그 이점에, N _{2는 2} 공동 유사한 운동 직경 ^(44), 임계 밀도 ⁽⁴¹⁾ 및 임계 압력 ^(41)을 갖고, 임계 온도는에 접근냉매로서 액체 질소를 사용하여 실험실 ypical

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
압축 질소 가스	Messer Schweiz AG		50 L 병, 순도 > 99.999%, < 3 ppmv H2O
액체 질소	팬 가스 AG		벌크 스토리지, 현장
맞춤형 초임계 건조 장치	Empa		스웨즈락(압축 피팅 및 VCR) 구성 요소
맞춤형 극저온로 수조	Empa
맞춤형 Labview 인터페이스	Empa