Name: Odwrócona synteza mikroemulsji monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek węglika i azotku metalu przejściowego we wczesnym okresie przejściowym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Poznaj metodę syntezy nanocząstek węglików metali przejściowych z wykorzystaniem odwróconej mikroemulsji i kapsułkowania w krzemionce. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę rozmiaru i struktury kryształowej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była sponsorowana przez Wydział Nauk Chemicznych, Nauk o Ziemi i Nauk Biologicznych, Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych, Biuro Nauki, Departament Energii Stanów Zjednoczonych, grant nr. DE-FG02-12ER16352. S.T.H. dziękuje Narodowej Fundacji Nauki za wsparcie finansowe za pośrednictwem stypendium National Science Foundation Graduate Research Fellowship w ramach grantu nr 1122374.

1. Synteza monometalicznych lub bimetalicznych nanocząstek tlenku metalu w krzemionce
<ol>
	<li>Przygotowanie odwróconej mikroemulsji
	<ol>
		<li>Dodać 240 ml bezwodnego n-heptanu do czystej, suszonej w piecu kolby okrągłodennej o pojemności 1 l (RBF) zawierającej suszoną w piecu magnetyczną mieszadło, używając czystego, suszonego w piecu cylindra miarowego.</li>
		<li>Dodać 54 ml polioksyetylenowego (4) eteru laurylowego do n-heptanu, ciągle mieszając. 
		Uwaga: Ze względu na wysoką lepkość i niskie napięcie powierzchniowe tego środka powierzchniowo czynnego, w celu uzyskania dokładnych objętości należy użyć czystej, suchej strzykawki o pojemności 60 ml zamiast cylindra z podziałką.</li>
		<li>Dodać 7,8 ml ultraczystej, dejonizowanej (DI) wody pod ciągłym mieszaniem za pomocą pipety. Uszczelnij RBF gumowym korkiem i woskiem Parafilm. Pozwól RME mieszać przez co najmniej 10 minut.</li>
		<li>Dodać 0,1 do 0,5 ml odczynnika NH4OH do emulsji, jeśli pożądane jest skrócenie czasu hydrolizy. 
		Uwaga: Niektóre prekursory alkoholanów metali hydrolizują powoli przy neutralnym pH. Pozwól RME mieszać przez co najmniej kolejne 10 minut po dodaniu NH4OH. Jako reprezentatywny przykład, dodanie 0,5 ml NH4OH jest zalecane w przypadku syntez z udziałem izoprotlenku tytanu (IV).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj prekursor alkoholanu metalu, alkohol i roztwór n-heptanu
	<ol>
		<li>Podłącz czystą, wysuszoną w piekarniku 250 ml RBF do przewodu Schlenka i przepłucz azotem. Alternatywnie, umieść czyste, wysuszone w piekarniku 250 ml RBF w suchym komorze rękawicowej z azotem.</li>
		<li>Dodać 12 ml 5% w/v izopropotlenku wolframu (WIPO) do izopropanolu za pomocą czystej, suchej strzykawki. Na tym etapie można również dodać inne alkoholany metali, takie jak izoproptlenek tantalu (V) (TaIPO), izoproptlenek molibdenu (V) (MoIPO), izotlenek niobu (V) (NbIPO), izoproptlenek tytanu (IV) (TiIPO), tlenek metoksyetlenku niklu (II) (NiMEO), izotlenek kobaltu (II) (CoIPO) itp. 
		Uwaga: Alkoholany metali można nabyć komercyjnie lub zsyntetyzować przez dodanie bezwodnego alkoholu do odpowiedniej soli chlorku metalu przy użyciu linii Schlenka, jak opisano w innym miejscu (Uwaga: synteza alkoholanu metalu z chlorku metalu uwalnia gazowy HCl i musi być przeprowadzana w dobrze wentylowanym dygestoriach). 27 Rozdział 27</li>
		<li>Za pomocą czystej, wysuszonej w piecu kaniuli przenieść 120 ml bezwodnego n-heptanu do 250 ml RBF zawierającego roztwór alkoholanu metalu</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Za pomocą czystej, suszonej w piecu kaniuli przenieś roztwór metalu alkoholianowo-alkoholowo-n-heptanowego do RME pod ciągłym mieszaniem przez 10 minut 
	Uwaga: W przypadku alkoholanów metali, które energicznie reagują z wodą, takich jak izoproptlenek telluru (IV), wymagane jest znacznie wolniejsze tempo dodawania w kroplach. Końcowy roztwór powinien być optycznie przezroczysty niezależnie od zastosowanego prekursora alkoholanu metalu, ale może mieć różne kolory w zależności od użytych alkoholanów metali i ich stopni utlenienia. Zauważamy, że to, czy emulsja jest przezroczysta, czy półprzezroczysta, zależy od wielkości cząstek, podczas gdy kolor zależy od stopnia utlenienia metalu.</li>
	<li>Po 4 godzinach za pomocą czystej, suchej strzykawki wstrzyknąć kroplami 1,4 ml odczynnika NH4OH do roztworu. Następnie, za pomocą innej, czystej, suchej strzykawki, wstrzyknąć kroplami 1,2 ml odczynnika ortokrzemianu tetraetylu (TEOS). 
	Uwaga: Nie należy stosować wodorotlenku sodu (NaOH), ponieważ może to prowadzić do zagęszczenia powłok krzemionkowych podczas nawęglania/azotowania i powodować zanieczyszczenia sodu w sieci końcowych nanocząstek. Z drugiej strony resztkowy NH4OH wygodnie rozkłada się podczas obróbki cieplnej.</li>
	<li>Po 16,5 godzinie zdjąć gumowy korek i za pomocą czystego, suchego cylindra z podziałką dodać 300 ml metanolu do roztworu, ciągle mieszając.</li>
	<li>Po 10 minutach mieszania wyjmij mieszadło i pozwól roztworowi osiąść. 
	Uwaga: Obecne będą dwie fazy ciekłe: górna faza bogata w heptan i dolna faza bogata w metanol. Otoczone krzemionką nanocząstki tlenku metalu, oznaczone jako SiO2/MOx będą osadzać się na dnie kolby z dolnej fazy.</li>
	<li>Po upływie 1 godziny zdekantować fazy ciekłe do pojemnika na odpady organiczne i zebrać fazę stałą SiO2/MOx w czystych probówkach wirówkowych o pojemności 50 ml. 
	Uwaga: jeśli używane są probówki wirówkowe z polipropylenu lub polistyrenu, środek strącający nie może być przechowywany przez długi czas w tym stanie, ponieważ pozostały heptan powoli rozpuszcza probówkę wirówkową, powodując jej wydłużenie. Co więcej, resztkowe NH4OH i TEOS mogą powodować, że SiO2 będzie nadal rósł powyżej tego, co było pożądane.</li>
	<li>Odwirować fazęSiO 2/MO x przy 2,056 x g przez 5 minut, a następnie zdekantować supernatant do pojemnika na odpady organiczne.</li>
	<li>Dodać 10-30 ml acetonu do każdej probówki wirówkowej o pojemności 50 ml i rozproszyć proszek w acetonie przez wstrząsanie lub sonikację. Pomaga to usunąć nadmiar środka powierzchniowo czynnego przed kalcynacją.</li>
	<li>Odwirować mieszaninę SiO2/MOx i acetonu w stężeniu 4,626 x g przez 10 minut, a następnie zdekantować supernatant do pojemnika na odpady organiczne. Pozostaw żel SiO2/MOx do wyschnięcia przez noc.</li>
</ol>
2. Obróbka cieplna zsyntetyzowanego proszku
Uwaga: Wodór, metan i amoniak są bardzo łatwopalne. Gazowy amoniak jest toksyczny. Przed przystąpieniem do wszelkich zabiegów cieplnych należy przeprowadzić dokładne sprawdzenie szczelności, a zabiegi te powinny być wykonywane w piecu kwarcowo-rurowym przechowywanym w dobrze wentylowanym dygestoriach z bełkotką olejową na wylocie gazu. Wszystkie butle gazowe powinny być wyposażone w przerywacze płomienia i przechowywane z dala od pieca. Jeśli jest to wymagane przez prawo lub przepisy instytucjonalne, nadmiar amoniaku należy przepuścić przez dużą objętość wody i albo wyrzucić jako odpad zasadowy, albo zneutralizować do roztworu chlorku amonu o pH 7 przy użyciu HCl.
<ol>
	<li>Kalcynacja proszku SiO2/MOx w powietrzu
	<ol>
		<li>Zmiel wysuszony żel SiO2/MOx na drobny proszek za pomocą szklanego mieszadła lub moździerza i tłuczka. Umieść proszek w tyglach z tlenku glinu i załaduj do pieca z rurą kwarcową.</li>
		<li>Stosując szybkość ogrzewania 2 °C/min, kalcynować proszek SiO2/MOx w 100 sccm powietrza w temperaturze 450 °C przez 1 godzinę. Usuwa to wszelkie pozostałości środków powierzchniowo czynnych, a także zwiększa mikroporowatość powłok krzemionkowych. Po ostygnięciu pieca usuń kalcynowane proszki SiO2/MOx i przechowuj w warunkach otoczenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nawęglanie proszku SiO2/MOx w atmosferze metanu/wodoru
	<ol>
		<li>Załaduj kalcynowany proszek SiO2/MOx do nieszkliwionego tygla z tlenku glinu i umieść w piecu z rurą kwarcową. Przepłukać piec z rurą kwarcową azotem przez co najmniej 30 minut w celu usunięcia tlenu. Przeprowadź kontrolę szczelności, spryskując wszystkie połączenia wodą z mydłem.</li>
		<li>Stosując szybkość ogrzewania 2 °C/min, nawęglaj proszek SiO2/MOx pod 120 sccm wodoru i 33 sccm metanu w temperaturze 850 °C przez 4 godziny, aby utworzyć SiO2/MCx.</li>
		<li>Po 4 godzinach zatrzymaj przepływ metanu i utrzymuj proszek w temperaturze 850 °C przez 1 godzinę w zaledwie 120 sccm wodoru, aby usunąć nadmiar węgla na powierzchni.</li>
		<li>Pozwól piecowi powoli schłodzić się do temperatury pokojowej poniżej 120 sccm wodoru. Następnie przepłucz piec azotem przez co najmniej 30 minut w celu usunięcia wodoru.</li>
		<li>Przelej 95 sccm azotu i 5 sccm powietrza przez proszek przez 3 godziny, aby powoli pasywować węgliki przed wystawieniem na działanie powietrza.</li>
		<li>Usuń proszek SiO2/MCx z pieca i przechowuj w eksykatorze próżniowym lub w suchym komorze rękawicowej z azotem, aby zapobiec długotrwałemu utlenianiu nanocząstek węglika metalu w powietrzu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Azotowanie proszku SiO2/MOx w atmosferze amoniaku
	<ol>
		<li>Załaduj kalcynowany proszek SiO2/MOx do tygla z tlenku glinu i umieść w piecu z rurami kwarcowymi.</li>
		<li>Przepłukać piec z rurą kwarcową azotem przez co najmniej 30 minut w celu usunięcia tlenu.</li>
		<li>Stosując szybkość ogrzewania 2 °C/min, azotować proszek SiO2/MOx pod 100 sccm amoniaku w temperaturze 800 °C przez 4 godziny, aby uzyskać SiO2/MNx.</li>
		<li>Pozwól piecowi powoli ostygnąć do temperatury pokojowej. Następnie przepłucz piec azotem przez co najmniej 30 minut, aby usunąć amoniak.</li>
		<li>Przelej 95 sccm azotu i 5 sccm powietrza nad proszkiem przez 3 godziny, aby powoli pasywować azotki przed wystawieniem na działanie powietrza.</li>
		<li>Wyjąć proszek SiO2/MNx z pieca i przechowywać w eksykatorze próżniowym lub w suchym komorze rękawicowej z azotem, aby zapobiec długotrwałemu utlenianiu nanocząstek azotku metalu w powietrzu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Usuwanie powłok krzemionkowych i wspieranie nanocząstek
Uwaga: dwufluorek amonu (ABF) jest wysoce toksyczny. Należy się z nim obchodzić wyłącznie w dobrze wentylowanym dygestorium przy użyciu odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej, w tym rękawic z kauczuku butylowego, osłony twarzy i fartucha laboratoryjnego odpornego na wysoki poziom wody z rękawami odpornymi na wysoką temperaturę. Szklany i metalowy sprzęt laboratoryjny nigdy nie powinien być używany podczas pracy z ABF.
<ol>
	<li>Rozpuszczanie krzemionki w wodorofluorku amonu do kwasostabilnych węglików metali i azotków (takich jak WC iW2N)
	<ol>
		<li>Odważyć 200 mg SiO2/MCx lub SiO2/MNx i umieścić w zamykanym pojemniku polipropylenowym o pojemności 30 ml z mieszadłem magnetycznym pokrytym teflonem.</li>
		<li>Jeśli pożądane jest podparcie nanocząstek na nośniku katalizatora o dużej powierzchni, takim jak sadza lub nanorurki węglowe, należy odważyć materiał i dodać go do zamykanego pojemnika polipropylenowego. 
		Uwaga: Odważona masa będzie zależeć od pożądanego obciążenia nanocząstek na podłożu. W przypadku nośników katalizatora, które nie są stabilne w ABF, takich jak tlenek glinu, nośnik można dodać po usunięciu krzemionki i zneutralizowaniu ABF. Jeśli nie zostanie dodane żadne wsparcie, uzyskana zostanie nanodyspersja.</li>
		<li>Dodaj 20 ml ultraczystej wody demineralizowanej i rozpocznij mieszanie, aby utworzyć zawiesinę. Alternatywnie dodać 20 ml gotowego roztworu ABF o stężeniu 20% wag.</li>
		<li>Odważyć 5 g ABF, a następnie dodać do mieszającej mieszanki. Po dodaniu zamknij pojemnik z polipropylenu. 
		Uwaga: Rozpuszczanie ABF w wodzie jest endotermiczne, więc temperatura roztworu spadnie.</li>
		<li>Aby zapewnić całkowite rozpuszczenie krzemionki i dobrą dyspersję nanocząstek na nośniku katalizatora, należy zatrzymać reakcję po 16 godzinach, dodając kroplami odczynnik NH4OH w celu zneutralizowania roztworu ABF do pH 6-7. Uwaga: ta reakcja jest egzotermiczna.</li>
		<li>Opróżnić zobojętnioną mieszaninę do probówki wirówkowej i odwirowywać przy 2,056 x g przez 10 minut.</li>
		<li>Opróżnij supernatant do alkalicznego pojemnika na odpady (aby zapewnić całkowitą neutralizację) i ponownie rozproszyć proszek katalizatora w 20 ml ultraczystej wody DI.</li>
		<li>Wirować przy 4,626 x g przez 10 minut, odrzucić supernatant i wykonać ostatnie płukanie wodą o objętości 20 ml (di) wodą. W przypadku niepodpartych nanocząstek może być wymagane do 12 850 x g.</li>
		<li>Wysuszyć proszek w próżni, a następnie przechowywać w eksykatorze próżniowym lub komorze rękawicowej z suchym azotem, aby zapobiec długotrwałemu utlenianiu nanocząstek węglika metalu lub azotku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpuszczanie krzemionki w wodorotlenku sodu dla stabilnych alkalicznie węglików i azotków (takich jak TaC i Ta3N5)
	<ol>
		<li>Odważyć 200 mg SiO2/MCx lub SiO2/MNx i umieścić w 50 ml szklanki RBF z mieszadłem magnetycznym. Zważ i w razie potrzeby dodaj podporę katalizatora.</li>
		<li>Dodać 30 ml co najmniej 0,1 M wodnego roztworu NaOH. Przymocuj skraplacz do RBF lub uszczelnij gumowym korkiem i woskiem Parafilm.</li>
		<li>Podgrzewać w temperaturze 60 °C przy ciągłym mieszaniu przez 16 godzin. Po schłodzeniu odwirować roztwór o stężeniu 2,056 x g przez 10 minut.</li>
		<li>Opróżnij supernatant do alkalicznego pojemnika na odpady i ponownie rozproszyć proszek katalizatora w 20 ml ultraczystej wody demineralizowanej.</li>
		<li>Wirować przy 4,626 x g przez 10 minut, odrzucić supernatant i wykonać ostatnie płukanie wodą o objętości 20 ml (di) wodą. W przypadku niepodpartych nanocząstek może być wymagane do 12 850 x g.</li>
		<li>Wysuszyć proszek w próżni, a następnie przechowywać w eksykatorze próżniowym lub komorze rękawicowej z suchym azotem, aby zapobiec długotrwałemu utlenianiu nanocząstek węglika metalu lub azotku.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Oyama, S. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOyama%2C+ST+%22The+Chemistry+of+Transition+Metal+Carbides+and+Nitrides%22">The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides</a>. , Blackie. (1996).</li>
<li>Michalsky, R., Zhang, Y. -J., Medford, A. J., Peterson, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Departures+from+the+Adsorption+Energy+Scaling+Relations+for+Metal+Carbide+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Departures from the Adsorption Energy Scaling Relations for Metal Carbide Catalysts.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (24), 13026-13034 (2014).</li>
<li>Kimmel, Y. C., Xu, X., Yu, W., Yang, X., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+Electrochemical+Stability+of+Transition+Metal+Carbides+and+Their+Potential+Use+As+Supports+for+Low-Cost+Electrocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catal%22%5BJournal%5D)">Trends in Electrochemical Stability of Transition Metal Carbides and Their Potential Use As Supports for Low-Cost Electrocatalysts.</a> ACS Catal. 4 (5), 1558-1562 (2014).</li>
<li>Levy, R. B., Boudart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Platinum-like+behavior+of+tungsten+carbide+in+surface+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Platinum-like behavior of tungsten carbide in surface catalysis.</a> Science. 181, 547-549 (1973).</li>
<li>Chen, Z., Higgins, D., Yu, A., Zhang, L., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+non-precious+metal+electrocatalysts+for+PEM+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">A review on non-precious metal electrocatalysts for PEM fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 4 (9), 3167-3192 (2011).</li>
<li>Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolayer+platinum+supported+on+tungsten+carbides+as+low-cost+electrocatalysts%3A+opportunities+and+limitations%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Monolayer platinum supported on tungsten carbides as low-cost electrocatalysts: opportunities and limitations.</a> Energy Environ. Sci. 4, 3900(2011).</li>
<li>Stottlemyer, A. L., Kelly, T. G., Meng, Q., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+of+oxygen-containing+molecules+on+transition+metal+carbides%3A+Surface+science+insight+into+potential+applications+in+catalysis+and+electrocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Surf.+Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Reactions of oxygen-containing molecules on transition metal carbides: Surface science insight into potential applications in catalysis and electrocatalysis.</a> Surf. Sci. Rep. 67, 201-232 (2012).</li>
<li>Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+nanoscience+on+heterogeneous+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis.</a> Science. 299, 1688-1691 (2003).</li>
<li>Kimmel, Y. C., Esposito, D. V., Birkmire, R. W., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+surface+carbon+on+the+hydrogen+evolution+reactivity+of+tungsten+carbide+%28WC%29+and+Pt-modified+WC+electrocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Effect of surface carbon on the hydrogen evolution reactivity of tungsten carbide (WC) and Pt-modified WC electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 3019-3024 (2012).</li>
<li>Yang, X., Kimmel, Y. C., Fu, J., Koel, B. E., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+Tungsten+Carbide+Catalysts+by+Use+of+an+Oxygen+Plasma+Pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catal%22%5BJournal%5D)">Activation of Tungsten Carbide Catalysts by Use of an Oxygen Plasma Pretreatment.</a> ACS Catal. 2, 765-769 (2012).</li>
<li>Garcia-Esparza, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tungsten+carbide+nanoparticles+as+efficient+cocatalysts+for+photocatalytic+overall+water+splitting%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Tungsten carbide nanoparticles as efficient cocatalysts for photocatalytic overall water splitting.</a> ChemSusChem. 6, 168-181 (2013).</li>
<li>Yan, Z., Cai, M., Shen, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanosized+tungsten+carbide+synthesized+by+a+novel+route+at+low+temperature+for+high+performance+electrocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Nanosized tungsten carbide synthesized by a novel route at low temperature for high performance electrocatalysis.</a> Sci. Rep. 3, 1646(2013).</li>
<li>Giordano, C., Erpen, C., Yao, W., Antonietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Mo+and+W+carbide+and+nitride+nanoparticles+via+a+simple+%27urea+glass%27+route%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Mo and W carbide and nitride nanoparticles via a simple 'urea glass' route.</a> Nano Lett. 8, 4659-4663 (2008).</li>
<li>Abdullaeva, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+temperature+stable+WC1%E2%88%92x%40C+and+TiC%40C+core%E2%80%93shell+nanoparticles+by+pulsed+plasma+in+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22R.+Soc.+Chem.+Adv%22%5BJournal%5D)">High temperature stable WC1−x@C and TiC@C core–shell nanoparticles by pulsed plasma in liquid.</a> R. Soc. Chem. Adv. 3, 513(2013).</li>
<li>Vallance, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+microwave+interaction+mechanisms+and+reaction+pathways+in+the+energy-efficient%2C+ultra-rapid+synthesis+of+tungsten+carbide%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Probing the microwave interaction mechanisms and reaction pathways in the energy-efficient, ultra-rapid synthesis of tungsten carbide.</a> Green Chem. 14, 2184(2012).</li>
<li>Shen, P. K., Yin, S., Li, Z., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+performance+of+nanosized+tungsten+carbides+for+electrocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Preparation and performance of nanosized tungsten carbides for electrocatalysis.</a> Electrochim. Acta. 55, 7969-7974 (2010).</li>
<li>Nikiforov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((WC+as+a+non-platinum+hydrogen+evolution+electrocatalyst+for+high+temperature+PEM+water+electrolysers%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">WC as a non-platinum hydrogen evolution electrocatalyst for high temperature PEM water electrolysers.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 18591-18597 (2012).</li>
<li>Fang, Z. Z., Wang, X., Ryu, T., Hwang, K. S., Sohn, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis%2C+sintering%2C+and+mechanical+properties+of+nanocrystalline+cemented+tungsten+carbide+%E2%80%93+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Refract.+Met.+Hard+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide – A review.</a> Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 27, 288-299 (2009).</li>
<li>Liu, Y., Kelly, T. G., Chen, J. G., Mustain, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Carbides+as+Alternative+Electrocatalyst+Supports%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catal%22%5BJournal%5D)">Metal Carbides as Alternative Electrocatalyst Supports.</a> ACS Catal. 3, 1184-1194 (2013).</li>
<li>Nie, M., Shen, P. K., Wei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocrystaline+tungsten+carbide+supported+Au%E2%80%93Pd+electrocatalyst+for+oxygen+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Nanocrystaline tungsten carbide supported Au–Pd electrocatalyst for oxygen reduction.</a> J. Power Sources. 167 (1), 69-73 (2007).</li>
<li>Ham, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palladium-nickel+alloys+loaded+on+tungsten+carbide+as+platinum-free+anode+electrocatalysts+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun+%28Camb%29%22%5BJournal%5D)">Palladium-nickel alloys loaded on tungsten carbide as platinum-free anode electrocatalysts for polymer electrolyte membrane fuel cells.</a> Chem Commun (Camb). 47 (20), 5792-5794 (2011).</li>
<li>Yan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-free+pseudomorphic+synthesis+of+tungsten+carbide+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Template-free pseudomorphic synthesis of tungsten carbide nanorods.</a> Small. 8, 3350-3356 (2012).</li>
<li>Esposito, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+hydrogen-evolution+catalysts+based+on+monolayer+platinum+on+tungsten+monocarbide+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Low-cost hydrogen-evolution catalysts based on monolayer platinum on tungsten monocarbide substrates.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 9859-9862 (2010).</li>
<li>Esposito, D. V., Hunt, S. T., Kimmel, Y. C., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+class+of+electrocatalysts+for+hydrogen+production+from+water+electrolysis%3A+metal+monolayers+supported+on+low-cost+transition+metal+carbides%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">A new class of electrocatalysts for hydrogen production from water electrolysis: metal monolayers supported on low-cost transition metal carbides.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 3025-3033 (2012).</li>
<li>Kelly, T. G., Hunt, S. T., Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolayer+palladium+supported+on+molybdenum+and+tungsten+carbide+substrates+as+low-cost+hydrogen+evolution+reaction+%28HER%29+electrocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Monolayer palladium supported on molybdenum and tungsten carbide substrates as low-cost hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 38, 5638-5644 (2013).</li>
<li>Hunt, S. T., Nimmanwudipong, T., Roman-Leshkov, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+non-sintered%2C+metal-terminated+tungsten+carbide+nanoparticles+for+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed.+Engl%22%5BJournal%5D)">Engineering non-sintered, metal-terminated tungsten carbide nanoparticles for catalysis.</a> Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53 (20), 5131-5136 (2014).</li>
<li>Mehrota, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alkoxides+and+Alkylalkoxides+of+Metals+and+Metalloids%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Alkoxides and Alkylalkoxides of Metals and Metalloids.</a> Inorg. Chim. Acta. 1, 99-112 (1967).</li>
<li>Munoz-Aguado, M., Gregorkiewitz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sol-Gel+Synthesis+of+Microporous+Amorphous+Silica+from+Purely+Inorganic+Precursors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Sol-Gel Synthesis of Microporous Amorphous Silica from Purely Inorganic Precursors.</a> J. Colloid Interface Sci. 185, 459-465 (1997).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiono procedurę syntezy niespiekanych, zakończonych metalem nanocząstek węglika metalu przejściowego i azotku o regulowanych rozmiarach i strukturze. 26 Kluczowe etapy metody obejmują: użycie wolnego od wilgoci RBF do przechowywania rozcieńczonego prekursora alkoholanu metalu, unikanie zanieczyszczeń metalami alkalicznymi na wszystkich etapach, wytrącanie RME nadmiarem metanolu w przeciwieństwie do acetonu lub izopropanolu, przeprowadzanie właściwej kontroli szczelności przed nawęglaniem lub azotyzacją...

Wczesne węgliki metali przejściowych (TMC) są tanimi, powszechnie występującymi materiałami, które wykazują wysoką stabilność termiczną i elektrochemiczną, a także unikalne działanie katalityczne. 1-3 W szczególności węglik wolframu (WC) i węglik molibdenu (Mo2C) były szeroko badane pod kątem ich katalitycznych podobieństw do metali z grupy platynowców (PGM). 4,5 Ze względu na te korzystne właściwości, TMC zostały zidentyfikowane jako kandydaci do zastąpienia drogich katalizatorów PGM w nowych technologiach energii odnawialnej, takich jak konwersja biomasy, ogniwa paliwowe i elektrolizery. 6,7
Aby zmaksymalizować aktywność katalityczną, komercyjne katalizatory są prawie zawsze formułowane jako ultramałe nanocząstki (średnice <10 nm) rozproszone na podłożu o dużej powierzchni, takim jak sadza. 8 Jednak synteza TMC wymaga temperatur wyższych niż ~700 °C. Prowadzi to do rozległych spiekania nanocząstek (NP), nadmiernego osadzania się węgla na powierzchni (koksu) i degradacji podpory termicznej. Zarówno spiekanie cząstek, jak i degradacja podłoża prowadzą do zmniejszenia powierzchni materiału. Nadmierne osadzanie się zanieczyszczeń powierzchniowych blokuje aktywne miejsca metali, co, jak wykazano, znacznie zmniejsza lub w niektórych przypadkach całkowicie eliminuje aktywność katalityczną TMC.9,10 W związku z tym podstawowe badanie reaktywności TMC przeprowadza się głównie na mikrocząstkach lub cienkich warstwach o precyzyjnie kontrolowanych powierzchniach, a nie na nanomateriałach TMC o dużej powierzchni.
Wiele metod zostało opracowanych do syntezy NP TMC, ale te metody nie są odpowiednie do syntezy katalitycznie aktywnych NP TMC. Tradycyjne techniki impregnacji na mokro wykorzystują roztwory soli metali impregnowane na podłożu o dużej powierzchni. Podczas podgrzewania metody impregnacji na mokro mogą narazić podporę katalizatora na destrukcyjne warunki nawęglania, prowadzące do degradacji podpory. Co więcej, spiekanie można ograniczyć tylko przy niskim obciążeniu metalu nośnikiem w % wag., a także nie jest możliwa synteza niepodpartych nanoproszków TMC przy użyciu impregnacji na mokro. Kilka nowszych metod polega na zmieszaniu prekursora metalu z prekursorem węgla oraz zastosowaniu konwencjonalnych i niekonwencjonalnych technik ogrzewania. 11-18 Nadmiar węgla jest używany do zapobiegania spiekaniu się, ale ten nadmiar węgla powoduje rozległy węgiel powierzchniowy, co sprawia, że materiały te nie nadają się do zastosowań katalitycznych.
Ze względu na te syntetyczne wyzwania, TMC były tradycyjnie badane jako kokatalizatory11 dla PGM, nośniki katalizatorów dla PGM,19-22 lub nośniki dla aktywnych monowarstw PGM. 23-25 Przedstawiona metoda oferuje możliwość syntezy zarówno niespiekanych, jak i zakończonych metalem nanocząsteczek TMC, a także nanocząsteczek azotku metali przejściowych (TMN) o regulowanych rozmiarach, fazach krystalicznych i składzie metalicznym. 26 Przedstawiona metoda oferuje również możliwość otrzymywania nanodyspersji TMC lub TMN lub osadzania nanocząsteczek TMC i TMN na nośniku katalizatora o dużej powierzchni w temperaturze pokojowej, łagodząc w ten sposób degradację termiczną nośnika. Metoda ta jest zatem odpowiednia do samodzielnych zastosowań katalitycznych TMC i TMN NP, opracowywania zaawansowanych multimetalicznych TMC i TMN NP lub innych zastosowań wymagających precyzyjnie kontrolowanych rozmiarów i powierzchni cząstek. 26
Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje trzyetapowy protokół do syntezy NP TMC i TMN. W pierwszym etapie stosuje się odwróconą mikroemulsję (RME) do powlekania wczesnych cząsteczek tlenków metali przejściowych (TMO) w nanosferach krzemionki. Emulsję przygotowuje się przez dyspersję kropelek wody w ośrodku niepolarnym przy użyciu dostępnego w handlu niejonowego środka powierzchniowo czynnego. Kapsułkowane krzemionką nanocząsteczki TMO są następnie poddawane obróbce cieplnej nawęglającej lub azotyzującej. W tym przypadku krzemionka zapobiega spiekaniu się cząstek w wysokich temperaturach, jednocześnie umożliwiając dyfuzję gazów reaktywnych do NP TMO i przekształcanie ich w NP TMC lub TMN. W ostatnim etapie powłoki krzemionkowe są usuwane za pomocą obróbki kwasowej lub zasadowej w celu uzyskania nanodyspersji TMC lub TMN, które można zdyspergować na podłożu o dużej powierzchni, takim jak sadza.

<table><tbody><tr><td>n-heptan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>246654</td><td></td></tr><tr><td>polioksyetylenowy (4) eter laurylowy</td><td>Sigma-Aldrich 235989</td><td></td><td>Brij&reg; L4</td></tr><tr><td>wolfram (VI) izoproptlenek</td><td>Alfa Aesar</td><td>40247</td><td>W(VI)IPO</td></tr><tr><td>chlorek wolframu (VI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/241911?lang=en&amp; region=US">241911</a></td><td>Aby przygotować W(VI)IPO, domowy</td></tr><tr><td>chlorek wolframu (IV)</td><td>Strem Chemicals</td><td>74-2348</td><td>Aby przygotować W(IV)IPO, domowej roboty</td></tr><tr><td>izoproptlenek tantalu (V)</td><td>Alfa Aesar</td><td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/40038">40038</a></td><td>Ta(V)IPO</td></tr><tr><td>izoproptlenek niobu (V)</td><td>Alfa Aesar</td><td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/36572">36572</a></td><td>Nb(V)IPO</td></tr><tr><td>tlenek niklu (II) metoksyetoksytlenek</td><td>Alfa Aesar</td><td>42377</td><td>Ni(II)MEO</td></tr><tr><td>izoproptlenek tytanu (IV)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/87560?lang=en&amp; region=US">87560</a></td><td>Ti(IV)IPO</td></tr><tr><td>izoproptlenek molibdenu (V)</td><td>Alfa Aesar</td><td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/39159">39159</a></td><td>Mo(V)IPO</td></tr><tr><td>chlorek molibdenu (V)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/208353?lang=en&amp; region=US">208353</a></td><td>Aby przygotować Mo(V)IPO, domowej roboty</td></tr><tr><td>ortokrzemian tetraetylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>333859</td><td>TEOS</td></tr><tr><td>wodorotlenek amonu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320145</td><td></td></tr><tr><td>metanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34860</td><td></td></tr><tr><td>bezwodny izopropanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&amp; region=US">278475</a></td><td>Aby przygotować domowe alktleny,</td></tr><tr><td>dwufluorek amonu</td>, <td>Sigma-Aldrich</td><td>224820</td><td></td></tr>, <tr><td>sadza</td>, <td>Cabot Corp.</td><td>Wulkan&reg; XC72R</td><td></td></tr><tr><td>Metan</td><td>AirGas</td><td>ME R300</td><td></td></tr><tr><td>Wodór</td><td>AirGas</td><td>HY UHP300</td><td></td></tr><tr><td>Amoniak</td><td>AirGas</td><td>AM AH80N705</td><td></td></tr><tr><td>Kwarcowy piec rurowy</td><td>MTI Corp.</td><td>OTF-1200X-S-UL</td><td></td></tr></tbody></table>

odwrócona synteza mikroemulsji monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek węglika i azotku metalu przejściowego we wczesnym okresie przejściowym

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

Odwrócona mikroemulsja jest używana do hermetyzacji monometalicznych lub bimetalicznych nanocząstek wczesnego tlenku metalu przejściowego w mikroporowatych powłokach krzemionkowych. Otoczone krzemionką nanocząstki tlenku metalu są następnie nawęglane w atmosferze metanu/wodoru w temperaturach ponad 800 °C w celu wytworzenia otoczonych krzemionką wczesnych nanocząstek węglika metalu przejściowego. Podczas procesu nawęglania powłoki krzemionkowe zapobiegają spiekaniu się sąsiednich nanocząstek węglika, jednocześnie zapobiegając osadzaniu się nadmiaru węgla powierzchniowego. Alternatywnie, otoczone krzemionką nanocząstki tlenku metalu mogą być azotowane w atmosferze amoniaku w temperaturach powyżej 800 °C w celu wytworzenia otoczonych krzemionką wczesnych nanocząstek azotku metalu przejściowego. Dostosowując parametry odwrotnej mikroemulsji, grubość powłok krzemionkowych oraz warunki nawęglania/azotowania, nanocząstki węglika metalu przejściowego lub azotku można dostroić do różnych rozmiarów, składów i faz krystalicznych. Po nawęglaniu lub azotowaniu powłoki krzemionkowe są następnie usuwane za pomocą wodnego roztworu wodorofluorku amonu o temperaturze pokojowej lub 0,1 do 0,5 M roztworu NaOH w temperaturze 40-60 °C. Podczas rozpuszczania się powłok krzemionkowych, do tych roztworów można dodać nośnik o dużej powierzchni, taki jak sadza, w celu uzyskania nośnika z wczesnego włókna węglika metalu przejściowego lub azotku. Jeśli nie zostanie dodany nośnik o dużej powierzchni, nanocząstki mogą być przechowywane jako nanodyspersja lub odwirowane w celu uzyskania nanoproszku.

W pierwszym kroku protokołu celem jest enkapsulacja monometalicznych lub bimetalicznych nanocząstek (NPs) tlenków metali przejściowych (TMO) wewnątrz mikroporowatych sfer krzemionkowych. Rysunek 1 przedstawia obrazy reprezentatywnych syntez przed i po wytrącaniu metanolem. W tym kroku zaobserwowano dwa powtarzalne rezultaty morfologiczne, które wydają się zależeć od metali użytych w syntezie: NPs TMO mogą być pojedynczo powlekane sferą krzemionkową (Rysunek 2b) lub wiele NPs TMO może zos...

A "metoda usuwania powłoki ceramicznej" jest przedstawiona w formie wizualnej do syntezy niespiekanych i zakończonych metalem monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek wczesnego węglika i azotku metalu przejściowego o regulowanych rozmiarach i strukturach krystalicznych.

Odwrócona synteza mikroemulsji monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek węglika i azotku metalu przejściowego we wczesnym okresie przejściowym

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest synteza niecentrowanych i zakończonych metalem nanocząstek węglików metali przejściowych. Osiąga się to poprzez uprzednią enkapsulację monometalicznych lub bimetalicznych nanocząstek tlenków metali przejściowych w powłokach krzemionkowych przy użyciu mikroemulsji odwróconej. Drugim krokiem jest karbonizacja nanocząstek w piecu rurowym.W tym kroku wodór cząsteczkowy redukuje zamknięte w otoczkach nanocząsteczki tlenków metali poprzez usuwanie tlenu z sieci krystalicznej w postaci wody cząsteczkowej w wysokich temperaturach. Następnie metan ulega rozkładowi na powierzchni metalu i przechodzi do sieci, tworząc węglik. Ostatnim krokiem jest usunięcie powłok krzemionkowych przy użyciu roztworu w temperaturze pokojowej zawierającego wodne środowisko fluorkowe.Ostatecznie do wykazania, że nanocząstki są czystofazowymi węglikami, niecentrowanymi i zakończonymi warstwą metalu, wykorzystuje się transmisyjną mikroskopię elektronową oraz inne analizy, takie jak proszkowa dyfrakcja rentgenowska i rentgenowska spektroskopia fotoelektronów. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak impregnacja na mokro na sadzy węglowej, jest enkapsulacja w matrycy z azotku węgla, dzięki której wielkość i skład cząstek można precyzyjnie dostroić przed obróbką termiczną, a otrzymane nanocząstki można dyspergować na dowolnym nośniku katalizatora o wysokiej powierzchni właściwej, bez narażania nośnika na drastyczne warunki karbonizacji lub neutralizacji. Aby przygotować odwrotną mikroemulsję, należy najpierw wlać 240 ml bezwodnego n-heptanu do czystej, wysuszonej w suszarce kolby okrągłbottom o pojemności jednego litra, zawierającej wysuszony w suszarce mieszadło magnetyczne, używając do tego czystego, wysuszonego w suszarce cylindra mierniczego, następnie dodać 54 ml polyoxyethylene Laurel Ether. Po uzyskaniu jednorodnej mieszaniny pod stałym mieszaniem dodać 7,8 ml ultraczystej wody dejonizowanej, zachowując ciągłe mieszanie.W razie potrzeby za pomocą pipety należy dodać od 0,1 do 0,5 mililitra wodorotlenku amonu cz.da. do emulsji. Aby skrócić czas hydrolizy, należy zamknąć kolbę korkiem gumowym i parafiną, a następnie mieszać odwrotną mikroemulsję przez co najmniej 10 minut. Następnie należy przygotować roztwór prekursora tlenku glinu w alkoholu i heptanie.W pierwszej kolejności umieść czystą, wysuszoną w piecu kolbę okrągło ścienną o pojemności 250 ml w suchej komorze rękawicowej wypełnionej azotem, a następnie za pomocą czystej, suchej strzykawki dodaj 12 ml 5% (w/v) izopropoksydku tantalu w izopropanolu; na tym etapie można również dodać inne alkilki metali za pomocą czystej, wysuszonej w piecu kaniuli. Przenieś 120 ml bezwodnego heptanu do kolby o pojemności 250 ml zawierającej roztwór alkilków metali.Następnie, używając czystej, wysuszonej w piecu kaniuli, przenieś roztwór tlenku metalu w alkoholu i heptanie do odwrotnej mikroemulsji, cały czas mieszając przez okres 10 minut. Po czterech godzinach, za pomocą czystej, suchej strzykawki, wstrzyknij kroplami 1,4 ml wodorku amonu klasy odczynnika do roztworu. Następnie, używając kolejnej czystej, suchej strzykawki, wstrzyknij kroplami 1,2 ml ortokrzemianu tetraetylu klasy odczynnika.Po 16,5 godzinach należy wyjąć gumowy korek i za pomocą czystego, suchego cylindra miarowego dodać 300 mililitrów metanolu do roztworu przy ciągłym mieszaniu. Po 10 minutach mieszania należy wyjąć mieszadło magnetyczne i pozostawić roztwór do odstania przez jedną godzinę, odlać fazy ciekłe do pojemnika na odpady organiczne i zebrać ciało stałe w postaci tlenków metali zamkniętych w krzemionce do czystych probówek do wirowania o pojemności 50 mililitrów przed dalszą obróbką opisaną w protokole tekstowym w celu karbonizacji proszku tlenków metali zamkniętych w krzemionce w atmosferze metanu i wodoru, załadować proszek tlenków metali z wapniem zamkniętych w krzemionce do nieglazurowanego tygla Illumina i umieścić w piecu kwarcowym. Przepłukać piec kwarcowy azotem przez co najmniej 30 minut w celu usunięcia tlenu.Następnie należy sprawdzić szczelność, spryskując wszystkie połączenia wodą z mydłem. Poddaj procesowi karburyzacji proszek tlenku metalu kapsułkowanego krzemionką, stosując szybkość ogrzewania 2 °C/min aż do osiągnięcia temperatury 850 °C i utrzymuj ją przez cztery godziny przy przepływie 120 sccm wodoru oraz 33 sccm metanu, aby utworzyć węgliki metali kapsułkowane krzemionką. Po czterech godzinach należy zatrzymać przepływ metanu i utrzymywać proszek w temperaturze 850 °C przez jedną godzinę w przepływie 120 sccm wodoru, aby usunąć nadmiar węgla z powierzchni przed rozpuszczaniem krzemionki w fluorku amonu w celu otrzymania stabilnych kwasowo węglików metali. Odważ 200 mg węglików metali kapsułkowanych krzemionką i umieść je w 30 ml szczelnym pojemniku z polipropylenu z magnetycznym mieszadłem z powłoką teflonową.Jeśli planowane jest osadzenie nanocząstek na nośniku katalitycznym o dużej powierzchni właściwej, takim jak węgiel, sadza lub nanorurki węglowe, należy odważyć materiał i dodać go do szczelnego pojemnika z polipropylenu. Następnie należy dodać 20 mililitrów ultraczystej wody dejonizowanej i rozpocząć mieszanie w celu utworzenia zawiesiny. Odważone pięć gramów dwuflorku amonu (NH₄F₂) należy dodać do mieszaniny poddanej mieszaniu.Po zamknięciu polipropylenowego pojemnika rozpuszczanie A BF w wodzie przebiega endotermicznie, zatem temperatura roztworu spadnie, co zapewni całkowite rozpuszczenie krzemionki i dobrą dyspersję nanocząstek na nośniku katalizatora. Przerwać reakcję po 16 godzinach, dodając kroplami wodorotlenek amonu stopnia czystości odczynnikowego, aby zneutralizować roztwór A BF do pH od sześciu do siedmiu. Zachować ostrożność, ponieważ reakcja ta jest egzotermiczna; przelać zneutralizowaną mieszaninę do probówki wirówki i odwirować przy 2056 ×g przez 10 minut.Przedstawiono tutaj reprezentatywne obrazy z transmisyjnego mikroskopu elektronowego zarówno wielokrotnie, jak i pojedynczo powlekanych nanocząsteczek tlenków wczesnych metali przejściowych zamkniętych w otoczkach krzemionkowych. Tutaj reprezentatywne obrazy z transmisyjnego mikroskopu elektronowego pokazują zamknięte w krzemionce nanocząsteczki węglików metali po karbonizacji z różnymi rozkładami wielkości nanocząsteczek węglików metali. Tutaj pokazano reprezentatywny obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego z detektorem wtórnych elektronów (STEM) nanocząsteczek węglika wolframu, niecentrowanych i zakończonych metalem, rozproszonych na nośniku z sadzy technicznej po usunięciu otoczek krzemionkowych.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat syntezy nanocząsteczek węglików i azotanów metali przejściowych z terminalnymi metalami niecentrowymi, przy użyciu metody kapsulacji krzemowej wspomaganej odwróconym mikroruchem.

reverse-microemulsion-mediated-synthesis-monometallic-bimetallic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Ten protokół opisuje przygotowanie bezgazowych nanostrukturalnych materiałów energetycznych (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) przy użyciu techniki krótkotrwałego wysokoenergetycznego mielenia kulowego (HEBM). Opisano w nim również metodę szybkiego obrazowania termicznego do badania reaktywności mechanicznie wytwarzanych nanokompozytów. Protokoły te można rozszerzyć na inne reaktywne nanostrukturalne materiały energetyczne.

Otrzymywanie i reaktywność bezgazowych nanostrukturalnych materiałów energetycznych

Opisano nowatorską metodę syntezy nanocząstek z metalowym rdzeniem przy użyciu stabilnego w wodzie silanolu.

Wytwarzanie nanocząstek o zerowym rdzeniu metalowym przy użyciu n-(2-aminoetylo)-3-aminolohydrotriolu

Reakcja dysproporcji metastabilnego roztworu chlorku Sn(I), uzyskanego za pomocą techniki preparatywnej kondensacji, jest wykorzystywana do syntezy metaloidowego związku klastrowego cyny.

Synteza [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- przy użyciu metastabilnego roztworu halogenku Sn(I) zsyntetyzowanego techniką kondensacji

Wygodna metoda syntezy bimetalicznych katalizatorów Pt-Cu z nanocząstkami o długości 2 nm do odwodornienia propanu jest opisana tutaj. Techniki synchrotronowego promieniowania rentgenowskiego in situ pozwalają na określenie struktury katalizatora, która jest zwykle nieosiągalna przy użyciu przyrządów laboratoryjnych.

Synteza i testowanie katalizatorów nanocząsteczkowych w roztworze stałym Pt-Cu do odwodornienia propanu

Przedstawiono protokół syntezy gąbczastych i fałdowatych nanocząstek Ni1-xNbxO przez chemiczne wytrącanie.

Metoda wytrącania chemicznego do syntezy modyfikowanych katalizatorów niklu Nb2O5 o dużej powierzchni właściwej

Głównym celem tej pracy jest wyjaśnienie roli środków ograniczających w regulacji wielkości nanocząstek palladu poprzez połączenie rozpraszania promieniowania rentgenowskiego pod małym kątem iin situ (SAXS) oraz modelowania kinetycznego opartego na ligandach.

Zarodkowanie i wzrost nanocząstek palladu metalicznego za pośrednictwem ligandów

Opisano protokół syntezy nanocząstek bimetalicznych w cieczach jonowych oraz procedurę ich katalitycznego testowania w selektywnym uwodornieniu nienasyconych aldehydów.

Synteza bimetalicznych nanocząstek na bazie Pt/Sn w cieczach jonowych

Tutaj demonstrujemy unikalną, stosunkowo niskotemperaturową metodę syntezy stopionej soli do przygotowania jednorodnych nanocząstek hafniatu lantanu z tlenku metalu.

Synteza stopionych soli złożonych nanocząstek tlenków metali

Nowy katalizator metalowy grupy IV do metatezy aminy jest przygotowywany przez szczepienie kompleksu aminometalu na zdehydroksylowanej krzemionce. Powierzchniowe fragmenty metalu są charakteryzowane za pomocą FT-IR, mikroanalizy elementarnej i spektroskopii NMR w ciele stałym. Dalsze eksperymenty spektroskopii NMR z dynamiczną polaryzacją jądrową uzupełniają wyznaczanie sfery koordynacyjnej.

Metateza iminowa za pomocą katalizatorów na bazie krzemionki z wykorzystaniem metodologii chemii powierzchniowo-metaloorganicznej

Tutaj prezentujemy protokół syntezy nanocząstek Co na nanorurkach węglowych z domieszkami Co- i N- do produkcji wodoru.

Synteza nanocząstek metali na nanorurkach węglowych z domieszkowanymi atomami Co i N oraz jej katalityczne zastosowania w produkcji wodoru

Protokół ten kieruje wytwarzaniem i analizą elektrochemiczną elektrokatalizatorów CuZn i NiCo wspieranych przez MXene do produkcji zielonego paliwa z dwutlenku węgla i wody z wykorzystaniem energii słonecznej.

Produkcja elektrochemicznego zielonego paliwa napędzanego energią słoneczną zCO2 i wody z użyciem katalizatorów CuZn i NiCo wspieranych przez Ti, 3C,2Tx MXene

Poznaj metodę syntezy nanocząstek węglików metali przejściowych z wykorzystaniem odwróconej mikroemulsji i kapsułkowania w krzemionce. Technika umożliwia precyzyjną kontrolę rozmiaru i struktury kryształowej.

Odwrócona synteza mikroemulsji monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek węglika i azotku metalu przejściowego we wczesnym okresie przejściowym (Wideo) | JoVE Journal

Odwrócona synteza mikroemulsji monometalicznych i bimetalicznych nanocząstek węglika i azotku metalu przejściowego we wczesnym okresie przejściowym

Przeglądaj więcej filmów