Name: Przygotowanie membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-07T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 47 s
Description: Poznaj metodę przygotowania membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu. Technika umożliwia tworzenie elastycznych materiałów o regulowalnych właściwościach redoks dla sztucznej fotosyntezy.

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

playerTrialDesktop

A. Y. otrzymał wsparcie finansowe z programu Globalnego Centrum Doskonałości dla Innowacji Systemów Mechanicznych Uniwersytetu Tokijskiego oraz z Grantu Uniwersytetu Tokijskiego na badania doktoranckie. Prace te są częściowo wspierane przez JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Young Scientists (B) (17K17718).

Zaleca się zapoznanie się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS) przed użyciem chemikaliów, ponieważ niektóre używane w tych syntezach są wysoce kwaśne i. Ponadto jeden polimer użyty w tej pracy (poliakrylamid) może zawierać rakotwórczy monomer, akrylamid. Stosowanie środków ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, spodnie na całej długości, buty z zakrytymi palcami) jest wymagane, aby zapobiec urazom spowodowanym chemikaliami lub wysoką temperaturą. Po przeprowadzeniu procesu sieciowania, próbki membranowe powinny być przechowywane w wodzie w ciemnych warunkach, aby uniknąć wysuszenia i wystąpienia jakichkolwiek niepotrzebnych reakcji fotochemicznych.
1. Przygotowanie membrany kompozytowej POM/polimerowej
Uwaga: Procedura syntezy jest zgodna z tą opisaną w artykule Helen et al.14, z wyjątkiem tego, że ilość POM została zmieniona.
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworu prekursora alkoholu poliwinylowego (PVA)
	<ol>
		<li>Do fiolki o pojemności 50 ml dodać 3 g alkoholu poliwinylowego 1000 (całkowicie zhydrolizowanego) i baton do mieszania.</li>
		<li>Dodać 27 ml wody do fiolki.</li>
		<li>Podgrzać fiolkę do temperatury 70 °C w łaźni wodnej w warunkach mieszania, aby całkowicie rozpuścić wszystkie cząstki alkoholu poliwinylowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu prekursora poliakryloamidu (PAM)
	<ol>
		<li>Dodać 0,75 g poliakrylamidu (patrz Tabela Materiałów) i mieszadło do fiolki o pojemności 50 ml.</li>
		<li>Dodać 29,25 ml wody do fiolki.</li>
		<li>Podgrzać fiolkę do temperatury 70 °C w łaźni wodnej w warunkach mieszania, aby całkowicie rozpuścić wszystkie cząstki poliakrylamidu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu mieszaniny POM i polimerów
	<ol>
		<li>Dodać 2 ml roztworu PVA i 2 ml roztworu PAM do fiolki o pojemności 50 ml. 
		UWAGA: Ponieważ te roztwory polimerowe mają wysoką lepkość, konieczne jest dokładne zmierzenie ich objętości.</li>
		<li>Dodać trójkątny pręt mieszający i 1 g H3PW12O40 do fiolki. 
		UWAGA: H3PW12O40 jest materiałem silnie kwaśnym i powinien być przechowywany w lodówce. Podczas pracy z nim używaj materiałów plastikowych, a nie metalowych.</li>
		<li>Podgrzać fiolkę do temperatury 70 °C w łaźni wodnej w warunkach intensywnego mieszania i kontynuować mieszanie przez 6 godzin po wypłukaniu w temperaturze 70 °C.</li>
		<li>Umieścić szklane podłoże (5 x 5 cm2) na płycie grzejnej (około 100 °C) i upuść 750 μl roztworu na podłoże. 
		UWAGA: Roztwór powinien być utrzymywany w cieple podczas procesu upuszczania, aby zapobiec zastyganiu polimerów.</li>
		<li>Aby wysuszyć próbkę, należy ją przechowywać przez noc w ciemnym miejscu w temperaturze pokojowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Proces sieciowania próbki membranowej
	<ol>
		<li>Dodać 72 ml wody destylowanej, 24 ml acetonu, 2 ml 25% roztworu aldehydu glutarowego i 2 ml HCl do fiolki o pojemności 100 ml. Ta mieszanina nazywana jest odczynnikiem sieciującym.</li>
		<li>Umieścić szklane podłoże z próbką na szalce Petriego (o średnicy około 9,5 cm) i dodawać odczynnik sieciujący, aż membrana zostanie całkowicie zanurzona.</li>
		<li>Po 30 minutach zastąp roztwór sieciujący wodą destylowaną i umyj raz.</li>
		<li>Oderwij membranę od szklanego podłoża za pomocą szpatułki i przechowuj ją w wodzie destylowanej w ciemnych warunkach. Ta membrana POM / polimerowa nazywa się POM / PVA / PAM. 
		UWAGA: Jeśli membrana jest używana do następnego procesu (reakcja z metalami donorowymi lub osadzanie MnOx ), należy pominąć proces odklejania.</li>
		<li>Użyj spektroskopii mikro-Ramana i FT-IR z POM/PVA/PAM, aby określić strukturę chemiczną membrany13. Pobrać próbkę widma FT-IR PVA/PAM (bez POM) przygotowaną tą samą metodą co próbka referencyjna.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Reakcja membrany POM/polimerowej z metalami donorowymi (Ce3+ i Co2+)
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworu Ce3+.
	<ol>
		<li>Do fiolki o pojemności 50 ml dodać 2,08 g Ce(NO3)3 • 6H2O i batona mieszającego.</li>
		<li>Dodać 30 ml wody do fiolki i mieszać, aby rozpuścić całe Ce(NO3)3.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Reakcja próbki membranowej z Ce3+
	<ol>
		<li>Umieścić próbkę membrany na szalce Petriego (o średnicy około 9,5 cm) i dodawać roztwór Ce3+, aż membrana zostanie całkowicie zanurzona.</li>
		<li>Wstawić szalkę Petriego do piekarnika nagrzanego do 80 °C na 5 godzin.</li>
		<li>Zastąp roztwór Ce3+ wodą destylowaną i umyj raz.</li>
		<li>Przechowywać w wodzie destylowanej w ciemnych warunkach.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu Co2+
	<ol>
		<li>Stosować te same procedury przygotowania i reakcji, co w przypadku Ce3+, z wyjątkiem użycia 1,14 g CoCl2• 6H2O zamiast Ce(NO3)3 • 6H2O. Próbki przereagowane z Ce3+ i Co2+ nazywane są odpowiednio POM/PVA/PAM/Ce i POM/PVA/PAM/Co.</li>
		<li>W niniejszej pracy zbadano widma mikro-ramanowskie POM/PVA/PAM/Ce i POM/PVA/PAM/Co, aby określić strukturę molekularną PW12O403- po reakcji z jonami metali donorowych<klasa sup="xref">13. Właściwości optyczne tych próbek badano również za pomocą spektroskopii UV-Vis.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Osadzanie MnOx Katalizatorów Utleniania Wody
UWAGA: Procedury przygotowania i osadzania koloidalnego MnOx są zgodne z tymi opisanymi w Perez-Benito et al. 198915 oraz Takashima et al. 201216, odpowiednio.
<ol>
	<li>Przygotowanie koloidalnego roztworu MnOx
	<ol>
		<li>Dodać 39,4 mg KMnO4 i baton mieszadła do zlewki o pojemności 30 ml. 
		UWAGA: UWAGA: KMnO4 jest materiałem silnie utleniającym; Podczas pracy z nim używaj plastikowych łyżek, a nie metalowych.</li>
		<li>Dodaj 10 ml wody do zlewki i mieszaj, aby całkowicie rozpuścić wszystkie KMnO4.</li>
		<li>Dodać 50 mg Na2S2O3• 5H2O i owalnej mieszadła do kolby okrągłodennej o pojemności 500 ml.</li>
		<li>Dodać 20 ml wody do kolby i mieszać do całkowitego rozpuszczenia wszystkich Na2S2O3.</li>
		<li>Dodać kroplami 10 ml roztworu KMnO4 do kolby pod energicznym mieszaniem. 
		Uwaga: Roztwór KMnO4 należy dodawać powoli, aby zapobiec tworzeniu się zagregowanego MnO2.</li>
		<li>Po dodaniu roztworu KMnO4 należy natychmiast dodać do kolby 470 ml wody destylowanej.</li>
		<li>Mieszaj przez ponad 2 godziny, a następnie natychmiast użyj roztworu do następnego procesu (rozpylania).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpylanie roztworu koloidalnego MnOx na próbkę membranową
	<ol>
		<li>Umieścić próbki membranowe na płycie grzejnej (około 60 °C) z maskami wykonanymi z kauczuku silikonowego w celu określenia obszaru, który ma być użyty do osadzania. 
		UWAGA: W celu osadzania katalizatorów MnOx próbki membranowe należy umieścić na podłożach szklanych. Jeśli membrany nie zostały oderwane od podłoża, połóż je na płycie grzejnej w takiej postaci, w jakiej są. Utrzymuj powierzchnię membrany mokrą podczas procesu osadzania. Maska działa również jako obciążnik, aby zapobiec odlatywaniu membran z powodu wysokiego ciśnienia powietrza z pistoletu natryskowego.</li>
		<li>Dodać 300 ml koloidalnego roztworu MnOx do butelki o pojemności 500 ml podłączonej do automatycznego pistoletu natryskowego (patrz Tabela materiałów) powyżej płyty grzejnej i rozpylić roztwór na membrany.</li>
		<li>Gdy objętość w butelce zmniejszy się, dodaj pozostały roztwór koloidalny do butelki.</li>
		<li>Próbki należy przechowywać w wodzie destylowanej w ciemnych warunkach. Po osadzeniu MnOx próbki nazywane są POM/PVA/PAM/CE/MnOx lub POM/PVA/PAM/Co/MnOx.</li>
		<li>Właściwości przenoszenia elektronów pod wpływem promieniowania światłem widzialnym POM/PVA/PAM/Co/MnOx monitorowano za pomocą pomiarów fotoelektrochemicznych przy określonym potencjale elektrody. Aby przeprowadzić eksperyment fotoelektrochemiczny, próbkę membrany wyprodukowano na przezroczystych elektrodach In2O3 (ITO) domieszkowanych Sn.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Fujishima, A., Honda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Photolysis+of+Water+at+a+Semiconductor+Electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode.</a> Nature. 238, 37-38 (1972).</li>
<li>Nozik, A. J. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.pc.29.100178.001201">Photoelectrochemistry: Applications to Solar Energy Conversion.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 29, 189-222 (1978).</li>
<li>Bard, A. J., Fox, M. A. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar00051a007">Artificial Photosynthesis: Solar Splitting of Water to Hydrogen and Oxygen.</a> Accounts of Chemical Research. 28, 141-145 (1995).</li>
<li>Lewis, N. S., Nocera, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Powering+the+Planet%3A+Chemical+Challenges+in+Solar+Energy+Utilization%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Powering the Planet: Chemical Challenges in Solar Energy Utilization.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103, 15729-15735 (2006).</li>
<li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anchored+Metal-to-Metal+Charge-Transfer+Chromophores+in+a+Mesoporous+Silicate+Sieve+for+Visible-Light+Activation+of+Titanium+Centers%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Anchored Metal-to-Metal Charge-Transfer Chromophores in a Mesoporous Silicate Sieve for Visible-Light Activation of Titanium Centers.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 109, 4929-4935 (2005).</li>
<li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemical+CO2+Splitting+by+Metal-to-Metal+Charge-Transfer+Excitation+in+Mesoporous+ZrCu%28I%29-MCM-41+Silicate+Sieve%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Photochemical CO2 Splitting by Metal-to-Metal Charge-Transfer Excitation in Mesoporous ZrCu(I)-MCM-41 Silicate Sieve.</a> Journal of the American Chemical Society. 127, 1610-1611 (2005).</li>
<li>Lin, W., Frei, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1631074805003000">Bimetallic redox sites for photochemical CO2 splitting in mesoporous silicate sieve.</a> Comptes Rendus Chimie. 9, 207-213 (2006).</li>
<li>Kim, W., Yuan, G., McClure, B. A., Frei, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+Induced+Carbon+Dioxide+Reduction+by+Water+at+Binuclear+ZrOCoII+Unit+Coupled+to+Ir+Oxide+Nanocluster+Catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Light Induced Carbon Dioxide Reduction by Water at Binuclear ZrOCoII Unit Coupled to Ir Oxide Nanocluster Catalyst.</a> Journal of the American Chemical Society. 136, 11034-11042 (2014).</li>
<li>Kim, W., Frei, H. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b01306">Directed Assembly of Cuprous Oxide Nanocatalyst for CO2 Reduction Coupled to Heterobinuclear ZrOCoII Light Absorber in Mesoporous Silica.</a> ACS Catalysis. 5, 5627-5635 (2015).</li>
<li>Takashima, T., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp9047049">Visible Light Sensitive Metal Oxide Nanocluster Photocatalysts: Photo-Induced Charge Transfer from Ce(III) to Keggin-Type Polyoxotungstates.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 113, 17247-17253 (2009).</li>
<li>Takashima, T., Yamaguchi, A., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multielectron-transfer+Reactions+at+Single+Cu%28II%29+Centers+Embedded+in+Polyoxotungstates+Driven+by+Photo-induced+Metal-to-metal+charge+Transfer+from+Anchored+Ce%28III%29+to+Framework+W%28VI%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Multielectron-transfer Reactions at Single Cu(II) Centers Embedded in Polyoxotungstates Driven by Photo-induced Metal-to-metal charge Transfer from Anchored Ce(III) to Framework W(VI).</a> Chemical Communications. 48, 2964-2966 (2012).</li>
<li>Takashima, T., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/257367219_Visible-Light-Absorbing_Lindqvist-Type_Polyoxometalates_as_a_Building_Block_for_All-Inorganic_Photosynthetic_Assemblies">Visible-Light-Absorbing Lindqvist-Type Polyoxometalates as Building Blocks for All-Inorganic Photosynthetic Assemblies.</a> Electrochemistry. 79, 783-786 (2011).</li>
<li>Yamaguchi, A., Takashima, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.7b01669">Design of Metal-to-metal Charge-transfer Chromophores for Visible-light Activation of Oxygen-Evolving Mn Oxide Catalysts in a Polymer Film.</a> Chemistry of Materials. 29, 7234-7242 (2017).</li>
<li>Helen, M., Viswanathan, B., Murthy, S. S. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/app.31940">Poly(vinyl alcohol)-polyacrylamide Blends With Cesium Salts of Heteropolyacid as a Polymer Electrolyte for Direct Methanol Fuel Cell Applications.</a> Journal of Applied Polymer Science. 116, 3437-3447 (2010).</li>
<li>Perez-Benito, J. F., Brillas, E., Pouplana, R. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ic00302a002">Identification of a Soluble Form of Colloidal Manganese(IV).</a> Inorganic Chemistry. 28, 390-392 (1989).</li>
<li>Takashima, T., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja206511w">Mechanism of pH-Dependent Activity for Water Oxidation to Molecular Oxygen by MnO2 Electrocatalysts.</a> Journal of the American Chemical Society. 134, 1519-1527 (2012).</li>
<li>Bridgeman, A. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301010402009783">Density Functional Study of the Vibrational Frequencies of α-Keggin Heteropolyanions.</a> Chemical Physics. 287, 55-69 (2003).</li>
<li>Meng, Y., Song, W., Huang, H., Ren, Z., Chen, S. -Y., Suib, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+of+Bifunctional+MnO2+Nanostructures%3A+Highly+Efficient%2C+Ultra-stable+Electrochemical+Water+Oxidation+and+Oxygen+Reduction+Reaction+Catalysts+Identified+in+Alkaline+Media%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Relationship of Bifunctional MnO2 Nanostructures: Highly Efficient, Ultra-stable Electrochemical Water Oxidation and Oxygen Reduction Reaction Catalysts Identified in Alkaline Media.</a> Journal of the American Chemical Society. 136, 11452-11464 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Kluczowe znaczenie ma zastosowanie metody sieciowania wprowadzonej przez Helen i wsp.14 w celu opracowania samodzielnej membrany. Gdy w tym badaniu zastosowano polioctan winylu jako polimer bazowy, nastąpiła agregacjaH3PW12O40, co uniemożliwiło powstanie samodzielnej membrany. Jednakże, gdy podjęto próbę wytworzenia membrany z wykorzystaniem Nafionu jako polimeru bazowego, nie stwierdzono postępu reakcji z Ce3+ i Co2+, chociaż osiągni...

Rozwój systemów konwersji energii słonecznej wykorzystujących sztuczną fotosyntezę lub ogniwa słoneczne jest konieczny, aby umożliwić dostarczanie alternatywnych źródeł energii, które mogą złagodzić globalne problemy klimatyczne i energetyczne1,2,3,4. Materiały fotofunkcjonalne można ogólnie podzielić na dwie grupy: systemy oparte na półprzewodnikach i systemy oparte na cząsteczkach organicznych. Chociaż opracowano wiele różnych typów systemów, nadal należy wprowadzić ulepszenia, ponieważ systemy półprzewodnikowe cierpią z powodu braku precyzyjnej kontroli przenoszenia ładunku, a systemy cząsteczek organicznych nie są wystarczająco trwałe w odniesieniu do promieniowania fotologicznego. Jednak zastosowanie cząsteczek nieorganicznych jako składników jednostki przenoszącej ładunek może poprawić te problemy. Na przykład Frei i in. opracowali systemy metalowe z mostkami oksograficznymi szczepionymi na powierzchni mezoporowatej krzemionki, które mogą indukować transfer ładunku metal-metal (MMCT) za pomocą promieniowania fotologicznego i wyzwalać fotochemiczne reakcje redoks5,6,7,8,9.
Nasza grupa rozszerzyła pojedynczy układ atomowy na system wielojądrowy wykorzystujący polioksometalan (POM) jako akceptor elektronów10,11,12, z oczekiwaniem, że użycie systemu wielojądrowego będzie korzystne w indukcji i kontroli reakcji transferu wieloelektronowego, co jest ważnym pojęciem w konwersji energii. W opisanym tu protokole przedstawiamy szczegółową metodę zastosowaną do przygotowania systemu MMCT opartego na POM, który działa w matrycy polimerowej jak niedawno informowaliśmy13. Konfiguracja typu membranowego jest korzystna dla separacji produktów między produktami reakcji anodowej i katodowej. Zastosowano metodę sieciowania, która umożliwiła wytworzenie membrany wolnostojącej, nawet o dużej zawartości POM. Pomiary fotoelektrochemiczne dowiodły, że odpowiedni dobór metalu dawcy jest kluczem do wyzwolenia celu. System POM/donor metal działa jako fotouczulacz do aktywacji katalizatorów przenoszących wieloelektronowe pod wpływem promieniowania światłem widzialnym. Chociaż ta praca wykorzystuje MnOx jako katalizator transferu wielu elektronów w reakcji utleniania wody, ten fotofunkcjonalny system ma również zastosowanie do stosowania w innych typach reakcji poprzez wykorzystanie różnych POM, metali donorowych i katalizatorów.

<table><tbody><tr><td>Poli(alkohol winylowy) 1000, całkowicie hydrolizowany</td><td>Wako</td><td>162-16325</td><td></td></tr><tr><td>Poliakrylamid, Mv 6,000,000</td><td>Polyaciences, Inc.</td><td>2806</td><td>Może zawierać rakotwórczy monomer, akrylamid.</td></tr><tr><td>12 Kwas wolframowy(VI)fosforowy n-hydrat</td><td>Wako</td><td>164-02431</td><td>Aceton silnie kwaśny</td></tr><tr><td>99,5 + %(GC)</td><td>Wako</td><td>012-00343</td><td></td></tr><tr><td>25% roztwór aldehydu glutarowego</td><td>Wako</td><td>079-00533</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny 35-37%</td><td>Wako</td><td>080-01066</td><td></td></tr><tr><td>Azotan ceru(III) sześciowodny 98 + %(Ti)</td><td>Wako</td><td>031-09732</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek kobaltu(II) sześciowodny 99 + %(Ti)</td><td>Wako</td><td>036-03682</td><td></td></tr><tr><td>Nadmanganian potasu 99,3 + %(Ti)</td><td>Wako</td><td>167-04182</td><td>Wysoce oksydacyjny</td></tr><tr><td>pentahydrat tiosiarczanu sodu 99 + %(Ti)</td><td>Wako</td><td>197-03585</td><td></td></tr><tr><td>Automatyczny pistolet natryskowy</td><td>Lumina</td><td>ST-6</td><td></td></tr></tbody></table>

przygotowanie membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu

Preparation of Polyoxometalate-based Photo-responsive Membranes for the Photo-activation of Manganese Oxide Catalysts

Ten artykuł przedstawia metodę przygotowania chromoforów przenoszących ładunek przy użyciu polioksotungstatetu (PW12O403-), jonów metali przejściowych (Ce3+ lub Co2+) oraz polimerów organicznych, w celu fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu, które są ważnymi składnikami w sztucznej fotosyntezie. Technikę sieciowania zastosowano w celu uzyskania membrany wolnostojącej o wysokiej zawartości PW12O403-. Włączenie i zachowanie struktury PW12O403- w osnowie polimeru potwierdzono za pomocą spektroskopii FT-IR i spektroskopii mikro-Ramana, a charakterystyki optyczne zbadano za pomocą spektroskopii UV-Vis, która ujawniła udaną konstrukcję jednostki transferu ładunku metal-metal (MMCT). Po osadzeniu katalizatorów wydzielających tlenMnO x pomiary fotoprądu w napromieniowaniu światłem widzialnym zweryfikowały sekwencyjny transfer ładunku, Mn → jednostkę MMCT → elektrodę, a natężenie fotoprądu było zgodne z potencjałem redoks metalu donorowego (Ce lub Co). Metoda ta zapewnia nową strategię przygotowania zintegrowanych systemów obejmujących katalizatory i części absorpcyjne fotonów do stosowania z materiałami fotofunkcjonalnymi.

Zachowanie struktury POM w matrycy polimerowej potwierdzono za pomocą spektroskopii FT-IR i mikro-Raman (Rysunek 1); zaobserwowano piki wibracyjne odpowiadające strukturze Keggin POM, a piki polimerów uległy przesunięciu z powodu tworzenia wiązań wodorowych z POM. Analiza spektroskopowa była bardzo pomocna w określeniu pomyślnego zbudowania jednostki przeniesienia ładunku, co potwierdzono również poprzez widoczną zmianę barwy próbek (Rysu...

Tutaj prezentujemy protokół przygotowania chromoforów do przenoszenia ładunku na bazie membrany kompozytowej z polioksometalunu/polimeru.

Przygotowanie membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu

This paper presents a method to prepare charge-transfer chromophores using polyoxotungstate (PW12O403-), transition metal ions (Ce3+ or Co2+), and organic ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie konwersji energii słonecznej na chemiczną, takiej jak sztuczna fotosynteza. Główną zaletą tej techniki jest to, że możemy wytwarzać elastyczne, trwałe i przestrajalne materiały fotofunkcjonalne. Najpierw dodaj dwa mililitry roztworu alkoholu poliwinylowego i dwa mililitry roztworu poliakryloamidu do 50-mililitrowej fiolki.Następnie dodaj do fiolki trójkątny pręt mieszający i jeden gram kwasu fosfatungstynowego. Ta metoda sieciowania została zgłoszona przez inną grupę, a my zmodyfikowaliśmy polioksotungstanian i jego ilość. Korzystając z tej metody, możemy wytworzyć membranę z polioksometalianu typu kwasowego zamiast typu solnego.Jest to gatunek kluczowy do budowy membrany reagującej na światło. Podgrzej fiolkę do 70 stopni Celsjusza w łaźni wodnej przy energicznym mieszaniu i kontynuuj mieszanie przez sześć godzin po wypłukaniu w temperaturze 70 stopni Celsjusza. Umieść szklane podłoże na płycie grzejnej podgrzanej do 100 stopni Celsjusza i upuść 750 mikrolitrów roztworu na podłoże.Aby wysuszyć próbkę, należy ją przechowywać w ciemności przez noc w temperaturze pokojowej. Aby przygotować odczynnik sieciujący, dodaj

preparation-polyoxometalate-based-photo-responsive-membranes-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Tutaj prezentujemy protokół syntezy heterozłączy Zn1-xMgxO/Cu2O na wolnym powietrzu w niskiej temperaturze za pomocą przestrzennego osadzania warstwy atomowej pod ciśnieniem atmosferycznym (AP-SALD) Zn1-xMgxO na tlenku miedzi. Tak wysokiej jakości tlenki metali konforemnych mogą być hodowane na różnych podłożach, w tym na tworzywach sztucznych, za pomocą tej taniej i skalowalnej metody.

Poprawa jakości heterozłączy w ogniwach słonecznych na bazie Cu2O poprzez optymalizację ciśnienia atmosferycznego Przestrzenna warstwa atomowa osadzona Zn1-xMgxO

Metoda dla w pełni drukowalnych, wolnych od fulerenów, wysoce stabilnych, masowo-heterozłączowych ogniw słonecznych opartych na alkoholanach Ti jako akceptorze elektronów i produkcji polimeru oddając elektrony jest opisana tutaj. Ponadto opisano metodę kontrolowania morfologii warstwy fotoaktywnej poprzez masowość molekularną jednostek Ti-alkoxidian.

Kontrola morfologii dla w pełni drukowalnych organiczno-nieorganicznych ogniw słonecznych z heterozłączami masowymi na bazie tytanowo-alkoksydowego i polimeru półprzewodnikowego

Przedstawiono protokół kontrolowanej polimeryzacji O-karboksyjanowodników z otwartym pierścieniem fotoredoks, w której pośredniczą kompleksy Ni/Zn.

Kontrolowana polimeryzacja O-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów Ni/Zn

Solidne funkcjonalne powłoki katecholowe zostały wytworzone w jednym kroku przez bezpośrednią reakcję materiału znanego jako HKUST z syntetycznymi katecholami w warunkach beztlenowych. Tworzenie się jednorodnych powłok otaczających cały kryształ przypisuje się biomimetycznej aktywności katalitycznej dimerów Cu(II) na zewnętrznej powierzchni kryształów.

Funkcjonalizacja powierzchni struktur metaloorganicznych w celu poprawy odporności na wilgoć

Przedstawiono proste, powtarzalne i wszechstronne podejście do syntezy przerośniętych, polikrystalicznych metaloorganicznych membran szkieletowych na szerokiej gamie niemodyfikowanych porowatych i nieporowatych podpór.

Krystalizacja elektroforetyczna ultracienkich, wysokowydajnych membran metaloorganicznych

Ten artykuł opisuje syntetyczną metodę otrzymywania mikrosfer oksyjodku bizmutu, które są wysoce funkcjonalne do fotokatalitycznego usuwania zanieczyszczeń organicznych, takich jak cyprofloksacyna, w wodzie pod wpływem promieniowania UV-A/światłem widzialnym.

Łatwa syntetyczna metoda otrzymywania mikrosfer oksyjodku bizmutu wysoce funkcjonalnych w fotokatalitycznych procesach oczyszczania wody

Bezpośrednio włączyliśmy organiczny barwnik na bazie stylbenu do rdzenia kobaloksymu, aby wygenerować diadę fotosensybilizatora-katalizatora do fotokatalitycznej produkcji H2. Opracowaliśmy również prosty układ eksperymentalny do oceny produkcjiH2 sterowanej światłem przez montaże fotokatalityczne.

Opracowanie hybryd fotouczulacza i kobaloksymu do produkcjiH2 napędzanej energią słoneczną w wodnych warunkach tlenowych

Ten protokół szczegółowo opisuje łatwą, jednoetapową syntezę nanocząstek tlenku manganu (MnO) poprzez termiczny rozkład acetyloacetonianu manganu(II) w obecności oleiloaminy i eteru dibenzylowego. Nanocząstki MnO są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w tym w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego, biodetekcji, katalizie, bateriach i oczyszczaniu ścieków.

Synteza nanocząstek tlenku manganu przez termiczny rozkład acetyloacetonianu manganu(II)

Przedstawiono technikę syntezy umożliwiającą przygotowanie ZnCoS/ZnCdS reagującego na światło widzialne z fotokatalizatorem o podwójnej strukturze krystalicznej oraz technikę testowania reakcji fotoredoksowej jego aktywności fotokatalitycznej i selektywności w ewolucji H2 oraz produkcji benzaldehydu.

Synteza i oceny wydajności ZnCoS/ZnCdS z podwójną strukturą krystaliczną dla wielofunkcyjnej fotokatalizy redoks w zastosowaniach energetycznych

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Poznaj metodę przygotowania membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu. Technika umożliwia tworzenie elastycznych materiałów o regulowalnych właściwościach redoks dla sztucznej fotosyntezy.

Przygotowanie membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu

Przeglądaj więcej filmów