Name: Metoda syntezy z szablonami soli dla porowatych makrowiązek i makrorurek na bazie platyny (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 8 s
Description: Poznaj metodę syntezy porowatych makrorurek i makrowiązek platynowych z użyciem szablonów soli. Technika redukcji chemicznej umożliwia kontrolę składu i struktury materiałów dla zastosowań katalizy.

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 została sfinansowana z grantu Funduszu Badań nad Rozwojem Wydziału Akademii Wojskowej Stanów Zjednoczonych. Autorzy są wdzięczni za pomoc dr. Christopherowi Hainesowi z Dowództwa Rozwoju Zdolności Bojowych Armii Stanów Zjednoczonych. Autorzy chcieliby również podziękować dr Joshua Maurerowi za użycie FIB-SEM w U.S. Army CCDC-Armaments Center w Watervliet w stanie Nowy Jork.

UWAGA: Przed użyciem zapoznaj się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki chemicznej (SDS). Podczas przeprowadzania reakcji chemicznych należy stosować odpowiednie praktyki bezpieczeństwa, w tym stosowanie dygestorium i środków ochrony osobistej. Szybkie wydzielanie się wodoru podczas redukcji elektrochemicznej może powodować wysokie ciśnienie w rurach reakcyjnych, powodując pękanie nasadek i rozpylanie roztworów. Upewnij się, że nasadki probówek reakcyjnych pozostają otwarte, jak określono w protokole. Wszystkie redukcje elektrochemiczne należy przeprowadzić w dygestorium.
1. Przygotowanie szablonu pochodnych soli Magnusa
UWAGA: Wszystkie szablony soli powinny być chemicznie zredukowane w ciągu kilku godzin po przygotowaniu, ponieważ długotrwałe przechowywanie powoduje degradację struktury soli. Ta metoda opisuje każdą makrorurkę i produkt makrowiązki na bazie platyny. Aby uzyskać dodatkową specyficzną wydajność produktu, należy przeprowadzić metodę z replikami zestawów roztworów soli i środków redukujących.
<ol>
	<li>Przygotuj roztwory soli metali.
	<ol>
		<li>Dodać 0,4151 g K2PtCl4 do 10 ml wody dejonizowanej, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór "Pt2-".</li>
		<li>Dodać 0,3521 g Pt(NH3)4Cl2∙H2O do 10 ml wody dejonizowanej, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór "Pt2+".</li>
		<li>Dodać 0,2942 g Na2PdCl4 do 10 ml wody dejonizowanej, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór "Pd2-".</li>
		<li>Dodać 0,2458 g Cu(NH3)4SO4∙H2O do 10 ml wody dejonizowanej, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór "Cu2+".</li>
		<li>Energicznie wstrząsaj i wiruj roztwory soli platyny i miedzi, aby pomóc w rozpuszczeniu soli, aż do całkowitego rozpuszczenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj szablony igieł z soli platyny.
	<ol>
		<li>Aby przygotować sole Magnusa o stosunku 1:1 Pt2 + :Pt 2-, odpipetuj 0,5 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge. Mocno odpipetować 0,5 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych. 
		UWAGA: Roztwór będzie miał nieprzezroczysty jasnozielony kolor. Zastosowanie 50 mM K2PtCl4 i Pt(NH3)4Cl2∙H2O spowoduje powstanie dłuższych i szerszych igieł solnych dla większych makrorurek platynowych po redukcji chemicznej29. Pipetowanie z dużą siłą polega na dozowaniu pełnej objętości odczynnika w ciągu 1 sekundy, aby zapewnić szybkie mieszanie chemikaliów w probówkach do mikrofuge.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj szablony igieł z solą platynowo-palladową. 
	UWAGA: Stosunek jonów platyny i palladu w matrycy soli jest oznaczony jakoPt 2 + :P d2-:P t2-. sole zawierające wyłącznie platynę przygotowane w kroku 1.2.1. równa się stosunkowi 1:0:1.
	<ol>
		<li>Aby przygotować proporcje soli 1:1:0, odpipetować 0,5 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O do probówki do mikrofuge. Na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM Na2PdCl4 do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych.</li>
		<li>Aby przygotować stosunek soli 2:1:1, odpipetuj 0,25 ml 100 mM Na2PdCl4 i 0,25 ml 100 mM K2PtCl4 w probówce do mikrofuge. Wiruj rurkę do mikrofuge przez 3-5 sekund. Następnie na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych.</li>
		<li>Aby przygotować roztwór soli w proporcji 3:1:2, należy odpipetować 0,167 ml 100 mM Na2PdCl4 i 0,333 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge. Wiruj rurkę do mikrofuge przez 3-5 sekund. Następnie na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych. 
		UWAGA: Wyższy stosunek platyny w matrycach soli powinien dać bardziej zielony kolor, podczas gdy zwiększenie zawartości palladu skutkuje bardziej pomarańczowym, różowym i brązowym kolorem w roztworze. Roztwory będą miały nieprzezroczysty wygląd.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj szablony igieł z solą miedziano-platynową. 
	UWAGA: Proporcje jonów miedzi i platyny w matrycach solnych są oznaczone jako Pt2-:P t2+: Cu2+. Stosunek 1:1:0 odpowiada solom zawierającym tylko platynę przygotowanym w kroku 1.2.1.
	<ol>
		<li>Aby przygotować proporcje soli 1:0:1, odpipetować 0,5 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge. Na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM Cu(NH3)4SO4∙H2O do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych.</li>
		<li>Aby przygotować stosunek soli 3:1:2, odpipetować 0,167 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O i 0,333 ml 100 mM Cu(NH3)4SO4·H2O do probówki do mikrofuge. Wiruj rurkę do mikrofuge przez 3-5 sekund. Następnie na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych.</li>
		<li>Aby przygotować stosunek soli 2:1:1, odpipetować 0,25 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O i 0,25 ml 100 mM Cu(NH3)4SO4·H2O do probówki do mikrodymy. Wiruj rurkę do mikrofuge przez 3-5 sekund. Następnie na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych.</li>
		<li>Aby przygotować proporcje soli 1:1:0, odpipetować 0,5 ml 100 mM Pt(NH3)4Cl2∙H2O do probówki do mikrofuge. Na siłę odpipetować 0,5 ml 100 mM K2PtCl4 do probówki do mikrofuge, aby uzyskać łącznie 1 ml roztworu szablonu igieł solnych. 
		UWAGA: Połączenie jonów miedzi i platyny tworzy fioletowy, mętny roztwór, który nie jest tak nieprzezroczysty jak roztwory z kroków 1.2 i 1.3. Pozostawienie roztworów soli Magnusa na 24 godziny lub dłużej spowoduje, że matryce ulegną degradacji i zmienią kolor na fioletowo-szary lub.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Obrazowanie za pomocą spolaryzowanego mikroskopu optycznego (POM) szablonów igieł solnych
	<ol>
		<li>Odpipetować 0,05 ml roztworów soli przygotowanych w krokach 1.2 – 1.4 na szkiełko podstawowe i zamontować na stoliku spolaryzowanego mikroskopu optycznego. Dostosuj ostrość do igieł solnych i obracaj polaryzatory krzyżowe, aż tło stanie się czarne. 
		UWAGA: Jeśli roztwory soli nie wykazują struktur przypominających igły z obrazowaniem POM, sprawdź jakość wody używanej do przygotowania roztworu soli. Tworzenie igieł solnych jest wrażliwe zarówno na wysokie, jak i niskie pH.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Redukcja chemiczna szablonu soli
UWAGA: DMAB jest toksyczny. Unikaj wdychania pyłu i kontaktu ze skórą poprzez noszenie środków ochrony indywidualnej i wykonuj wszystkie związane z tym zadania w dygestorium.
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworów środków redukujących
	<ol>
		<li>Dodać 0,7568 g borowodorku sodu (NaBH4) do 200 ml wody dejonizowanej w zlewce o pojemności 500 ml, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór NaBH4. Mieszać roztwór szpatułką, aż NaBH4 całkowicie się rozpuści.</li>
		<li>Wlać 50 ml 0,1 M roztworu NaBH4 do stożkowej probówki o pojemności 50 ml. Powtórz 3 razy.</li>
		<li>Dodaj 1,1768 g dimetyloaminoboranu (DMAB) do 200 ml dejonizowanej wody w zlewce o pojemności 500 ml, aby przygotować 0,1 M (100 mM) roztwór DMAB.</li>
		<li>Wlać 50 ml 0,1 M roztworu DMAB do stożkowej probówki o pojemności 50 ml. Powtórz 3 razy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dodawanie soli do roztworów środków redukujących
	<ol>
		<li>W dygestorium odpipetować całą objętość 1 ml każdego z roztworów soli z kroków 1.2 i 1.3 do każdej z 4 stożkowych probówek o pojemności 50 ml ze środkiem redukującym 0,1 M NaBH4. Pozwól, aby redukcja chemiczna trwała przez 24 godziny z nakrętką zdjętą z tuby.</li>
		<li>W dygestorium odpipetować całą objętość 1 ml każdego z roztworów szablonów soli z kroku 1.4 do każdej z 4 stożkowych probówek o pojemności 50 ml ze środkiem redukującym 0,1 M DMAB. Odczekać, aby redukcja elektrochemiczna trwała przez 24 godziny z nakrętką zdjętą z rurki. 
		UWAGA: Po dodaniu 1 ml soli Magnusa środek redukujący zmieni kolor na mętno-i zacznie energicznie tworzyć gazowy wodór. Pozostawienie zdjętych stożkowych nasadek rurki zapobiega wzrostowi ciśnienia wodoru oraz potencjalnemu wybuchowi i rozpyleniu roztworów. Luźny parafilm lub folia mogą być umieszczone na rurach, jeśli zanieczyszczenie pyłem stanowi problem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Płukanie zredukowanych makrorurek i makrowiązek
	<ol>
		<li>Po 24 godzinach od redukcji powoli zdekantować supernatant każdego ze zredukowanych 50 ml chemicznych roztworów redukcyjnych do pojemnika na odpady i upewnić się, że nie wylewa się próbek z probówek.</li>
		<li>Wlać każdy z osadów do nowych stożkowych probówek o pojemności 50 ml. Może być konieczne użycie szpatułki w celu usunięcia próbki przylegającej do ścianek bocznych probówki. Napełnij każdą z nowych probówek 50 ml wody dejonizowanej i umieść na kołysku z nakrętkami probówek zabezpieczonymi na niskim poziomie na 24 godziny.</li>
		<li>Wyjmij probówki z wahacza i umieść pionowo w stojaku na probówki na 15 minut, aby próbki mogły się osadzić. Powoli wylać supernatant z górnej części probówki do pojemnika na odpady. Napełnij probówkę 50 ml wody dejonizowanej i umieść na bujaku z zabezpieczonymi nakrętkami rurki na dodatkowe 24 godziny.</li>
		<li>Wyjmij probówki z bujaczka i umieść je pionowo w stojaku na probówki na 15 minut. Wylej supernatant z górnej części probówki do pojemnika na odpady. 
		UWAGA: Supernatant będzie miał przezroczysty lub szary kolor, a osad będzie czarnym i zazwyczaj osadem na dnie stożkowych rurek. Jeśli nalewanie supernatantu powoduje mieszanie i ponowne zawieszenie zredukowanego produktu, należy umieścić probówkę pionowo w stojaku i odczekać około 15 minut przed ponownym nalnięciem. Niewielka objętość wody pozostanie zmieszana z produktem.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Przygotuj filmy makrorurkowe i makrowiązkowe
<ol>
	<li>Suszenie próbek na szkiełkach podstawowych
	<ol>
		<li>Odpipetować jak najwięcej supernatantu z probówek o pojemności 50 ml, nie usuwając produktu redukującego.</li>
		<li>Za pomocą szpatułki delikatnie przenieś wytrącony materiał na szklane szkiełko. Za pomocą szpatułki skonsolidować próbkę w stos o jednolitej wysokości około 0,5 mm. 
		UWAGA: Im więcej wody zostanie usunięte z próbki probówki o pojemności 50 ml przed przeniesieniem zredukowanego materiału do szkiełka, tym łatwiejszy jest transfer. To sprawia, że materiał zachowuje się bardziej jak pasta. Zagęszczenie próbki i jednolita wysokość pomagają w prasowaniu folii po wysuszeniu.</li>
		<li>Szkiełka podstawowe ze zredukowanymi próbkami należy umieścić w miejscu, które nie będzie zakłócane przez prądy powietrza. Suszyć próbki przez 24 godziny w temperaturze otoczenia. 
		UWAGA: Jeśli do dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), woltamperometrii cyklicznej (CV) lub innych badań potrzebnych jest więcej próbek, wiele zredukowanych próbek o tym samym stosunku soli można skonsolidować na tym samym szkiełku w celu wysuszenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Prasowanie próbek i masowanie materiałów
	<ol>
		<li>Umieścić drugie szkiełko podstawowe na szkiełku podstawowym z wysuszoną masą zredukowanych próbek. Palcami dociśnij szklane szkiełko nad materiałem z dużą siłą (około 200 kPa), aby utworzyć cienką warstwę makrorurek lub makrowiązek. 
		UWAGA: Wciśnięcie zredukowanego materiału między szkiełka powinno skutkować powstaniem wolnostojącej folii. Od czasu do czasu dociskanie wysuszonej masy makrorurek lub makrowiązek powoduje powstanie wielu fragmentów filmu. Folie można przycinać, dociskając żyletką.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Charakterystyka materiałowa i elektrochemiczna
<ol>
	<li>Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM): Przymocuj cienką warstwę lub upuść próbkę proszku za pomocą taśmy węglowej na kikutu próbki SEM. Początkowo do wykonywania obrazowania należy użyć napięcia przyspieszającego 15 kV i prądu wiązki 2,7 - 5,4 pA. Pomniejsz obszar próbki i zbierz widma rentgenowskie z dyspersją energii (EDS), aby określić ilościowo skład pierwiastków.</li>
	<li>Dyfraktometria rentgenowska (XRD): Umieścić makroprobówkę lub wysuszoną próbkę makrowiązki w uchwycie na próbki. Alternatywnie, umieść cienkowarstwowy fragment próbki, tak jak w kroku 4.1, na szklanym szkiełku. Wykonaj skany XRD dla kątów dyfrakcji 2Θ od 5° do 90° przy 45 kV i 40 mA przy promieniowaniu Cu Kα (1,54060 A), kroku 2Θ 0,0130 ° i 20 s na krok. 
	UWAGA: XRD można wykonać zarówno dla próbek prasowanych, jak i nieprasowanych. Uchwyty na próbki proszku zazwyczaj wymagają znacznej ilości materiałów i zaleca się stosowanie prasowanych cienkich folii.</li>
	<li>Rentgenowska mikroskopia fotoelektronowa (XPS): Użyj monochromatycznego źródłaα Al K o rozmiarze plamki 100 μm, wiązce promieniowania rentgenowskiego 25 W i kącie startu 45°, ciśnieniu roboczym < 6 x 10-6 Pa. Zneutralizuj ładowanie powierzchniowe za pomocą niskonapięciowej wiązki Ar-ion i neutralizatora elektronów tlenku baru. Ustaw energię przepuszczania analizatora na 55 eV, aby uzyskać skany o wysokiej rozdzielczości.</li>
	<li>Charakterystyka elektrochemiczna
	<ol>
		<li>Zmierz masę próbek sprasowanej folii, aby znormalizować pomiary elektrochemiczne za pomocą miligramów materiałów aktywnych.</li>
		<li>Przenieść próbki folii do fiolki elektrochemicznej za pomocą płaskiej pęsety lub delikatnie przesuwając folię ze szklanego szkiełka na wewnętrzną ściankę boczną fiolki. Delikatnie odpipetować elektrolit 0,5 M H2SO4 lub 0,5 M KCl na próbki folii i pozostawić na 24 godziny.</li>
		<li>Użyj 3-elektrodowego ogniwa z elektrodą referencyjną Ag/AgCl (3 M NaCl), elektrodą pomocniczą/przeciwelektrodą z drutu Pt o średnicy 0,5 mm i pokrytą lakierem platynową elektrodą roboczą o średnicy 0,5 mm. Umieść drut pokryty lakierem z odsłoniętą końcówką o średnicy 1 mm w kontakcie z górną powierzchnią aerożelu na dnie fiolki elektrochemicznej22.</li>
		<li>Wykonać elektrochemiczną spektroskopię impedancji (EIS) od 1 MHz do 1 mHz z falą sinusoidalną 10 mV przy napięciu 0 V (w porównaniu z Ag/AgCl).</li>
		<li>Wykonaj woltamperometrię cykliczną (CV) w zakresie napięcia od -0,2 do 1,2 V (w porównaniu z Ag/AgCl) z szybkością skanowania 0,5, 1, 5, 10, 25, 50, 75 i 100 mVs-1.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Chen, A., Holt-Hindle, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Platinum-Based+Nanostructured+Materials%3A+Synthesis%2C+Properties%2C+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Platinum-Based Nanostructured Materials: Synthesis, Properties, and Applications.</a> Chemical Reviews. 110 (6), 3767-3804 (2010).</li>
<li>Narayanan, R., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape-Dependent+Catalytic+Activity+of+Platinum+Nanoparticles+in+Colloidal+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Shape-Dependent Catalytic Activity of Platinum Nanoparticles in Colloidal Solution.</a> Nano Letters. 4 (7), 1343-1348 (2004).</li>
<li>Wang, C., Daimon, H., Onodera, T., Koda, T., Sun, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+General+Approach+to+the+Size+and+Shape-Controlled+Synthesis+of+Platinum+Nanoparticles+and+Their+Catalytic+Reduction+of+Oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A General Approach to the Size and Shape-Controlled Synthesis of Platinum Nanoparticles and Their Catalytic Reduction of Oxygen.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47 (19), 3588-3591 (2008).</li>
<li>Song, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Platinum+Nanowire+Networks+Using+a+Soft+Template%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Platinum Nanowire Networks Using a Soft Template.</a> Nano Letters. 7 (12), 3650-3655 (2007).</li>
<li>Liu, L., Yoo, S. H., Park, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Vertically+Aligned+Hollow+Platinum+Nanotubes+with+Single+Crystalline+Nanoflakes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Vertically Aligned Hollow Platinum Nanotubes with Single Crystalline Nanoflakes.</a> Chemistry of Materials. 22 (8), 2681-2684 (2010).</li>
<li>Ehrburger, P., Mahajan, O. P., Walker, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+as+a+support+for+catalysts%3A+I.+Effect+of+surface+heterogeneity+of+carbon+on+dispersion+of+platinum%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Catalysis%22%5BJournal%5D)">Carbon as a support for catalysts: I. Effect of surface heterogeneity of carbon on dispersion of platinum.</a> Journal of Catalysis. 43 (1), 61-67 (1976).</li>
<li>Liu, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+anode+catalysis+in+the+direct+methanol+fuel+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review of anode catalysis in the direct methanol fuel cell.</a> Journal of Power Sources. 155 (2), 95-110 (2006).</li>
<li>Zhang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+platinum-based+catalyst+layer+degradation+in+proton+exchange+membrane+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review of platinum-based catalyst layer degradation in proton exchange membrane fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 194 (2), 588-600 (2009).</li>
<li>Wei, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bimetallic+Aerogels%3A+High-Performance+Electrocatalysts+for+the+Oxygen+Reduction+Reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Bimetallic Aerogels: High-Performance Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (37), 9849-9852 (2013).</li>
<li>Liu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noble+Metal+Aerogels-Synthesis%2C+Characterization%2C+and+Application+as+Electrocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Noble Metal Aerogels-Synthesis, Characterization, and Application as Electrocatalysts.</a> Accounts of Chemical Research. 48 (2), 154-162 (2015).</li>
<li>Naskar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+Aerogels+from+Shape-Controlled+Metal+Nanoparticles+Directly+from+Nonpolar+Colloidal+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Porous Aerogels from Shape-Controlled Metal Nanoparticles Directly from Nonpolar Colloidal Solution.</a> Chemistry of Materials. 29 (21), 9208-9217 (2017).</li>
<li>Du, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Noble+Metal+Aerogels%3A+State+of+the+Art+and+a+Look+Forward%5BTitle%5D)+AND+%22Matter%22%5BJournal%5D)">Emerging Noble Metal Aerogels: State of the Art and a Look Forward.</a> Matter. 1 (1), 39-56 (2019).</li>
<li>Qiu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-engaged+synthesis+of+hollow+porous+platinum%E2%80%93palladium+alloy+nanospheres+for+efficient+methanol+electro-oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Template-engaged synthesis of hollow porous platinum–palladium alloy nanospheres for efficient methanol electro-oxidation.</a> Journal of Power Sources. 302, 195-201 (2016).</li>
<li>Yamauchi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Synthesis+of+Mesoporous+Pt%E2%80%93Au+Binary+Alloys+with+Tunable+Compositions+for+Enhancement+of+Electrochemical+Performance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Synthesis of Mesoporous Pt–Au Binary Alloys with Tunable Compositions for Enhancement of Electrochemical Performance.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (11), 5100-5109 (2012).</li>
<li>Lim, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twin-Induced+Growth+of+Palladium%E2%80%93Platinum+Alloy+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Twin-Induced Growth of Palladium–Platinum Alloy Nanocrystals.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (34), 6304-6308 (2009).</li>
<li>Lim, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pd-Pt+Bimetallic+Nanodendrites+with+High+Activity+for+Oxygen+Reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Pd-Pt Bimetallic Nanodendrites with High Activity for Oxygen Reduction.</a> Science. 324 (5932), 1302-1305 (2009).</li>
<li>Han, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+seed-mediated+approach+to+the+morphology-controlled+synthesis+of+bimetallic+copper-platinum+alloy+nanoparticles+with+enhanced+electrocatalytic+performance+for+the+methanol+oxidation+reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A seed-mediated approach to the morphology-controlled synthesis of bimetallic copper-platinum alloy nanoparticles with enhanced electrocatalytic performance for the methanol oxidation reaction.</a> Journal of Power Sources. 286, 488-494 (2015).</li>
<li>Xu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotubular+Mesoporous+PdCu+Bimetallic+Electrocatalysts+toward+Oxygen+Reduction+Reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanotubular Mesoporous PdCu Bimetallic Electrocatalysts toward Oxygen Reduction Reaction.</a> Chemistry of Materials. 21 (14), 3110-3116 (2009).</li>
<li>Xu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-Based+Evolution+and+Enhanced+Methanol+Oxidation+Activity+of+Monodisperse+Platinum-Copper+Nanocubes%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Solution-Based Evolution and Enhanced Methanol Oxidation Activity of Monodisperse Platinum-Copper Nanocubes.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (23), 4217-4221 (2009).</li>
<li>Stamenkovic, V. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+Oxygen+Reduction+Activity+on+Pt3Ni%28111%29+via+Increased+Surface+Site+Availability%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Improved Oxygen Reduction Activity on Pt3Ni(111) via Increased Surface Site Availability.</a> Science. 315 (5811), 493-497 (2007).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+solution-based+reduction+synthesis+of+Au%2C+Pd%2C+and+Pt+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Direct solution-based reduction synthesis of Au, Pd, and Pt aerogels.</a> Journal of Materials Research. 32 (22), 4153-4165 (2017).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Rapid+Synthesis+Method+for+Au%2C+Pd%2C+and+Pt+Aerogels+Via+Direct+Solution-Based+Reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction.</a> Journal of Visualized Experiments. (136), e57875(2018).</li>
<li>Burpo, F. J., Mitropoulos, A. N., Nagelli, E. A., Ryu, M. Y., Palmer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gelatin+biotemplated+platinum+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Advances%22%5BJournal%5D)">Gelatin biotemplated platinum aerogels.</a> MRS Advances. , 1-6 (2018).</li>
<li>Burpo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+Nanofiber+Biotemplated+Palladium+Composite+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels.</a> Molecules. 23 (6), 1405(2018).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+Method+for+Cellulose+Nanofiber+Biotemplated+Palladium+Composite+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels.</a> Journal of Visualized Experiments. (147), e59176(2019).</li>
<li>Mitropoulos, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Composite+Porous+Silk+Fibroin+Aerogel+Fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Metal Composite Porous Silk Fibroin Aerogel Fibers.</a> Materials. 12 (6), 894(2019).</li>
<li>Xiao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt-Templated+Synthesis+of+2D+Metallic+MoN+and+Other+Nitrides%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Salt-Templated Synthesis of 2D Metallic MoN and Other Nitrides.</a> ACS Nano. 11 (2), 2180-2186 (2017).</li>
<li>Xiao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalable+salt-templated+synthesis+of+two-dimensional+transition+metal+oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Scalable salt-templated synthesis of two-dimensional transition metal oxides.</a> Nature Communications. 7, 11296(2016).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt-Templated+Hierarchically+Porous+Platinum+Macrotube+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+Select%22%5BJournal%5D)">Salt-Templated Hierarchically Porous Platinum Macrotube Synthesis.</a> Chemistry Select. 3 (16), 4542-4546 (2018).</li>
<li>Burpo, F., Nagelli, E., Morris, L., Woronowicz, K., Mitropoulos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt-Mediated+Au-Cu+Nanofoam+and+Au-Cu-Pd+Porous+Macrobeam+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Salt-Mediated Au-Cu Nanofoam and Au-Cu-Pd Porous Macrobeam Synthesis.</a> Molecules. 23 (7), 1701(2018).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt-templated+platinum-palladium+porous+macrobeam+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Communications%22%5BJournal%5D)">Salt-templated platinum-palladium porous macrobeam synthesis.</a> MRS Communications. 9 (1), 280-287 (2019).</li>
<li>Burpo, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt-Templated+Platinum-Copper+Porous+Macrobeams+for+Ethanol+Oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysts%22%5BJournal%5D)">Salt-Templated Platinum-Copper Porous Macrobeams for Ethanol Oxidation.</a> Catalysts. 9 (8), 662(2019).</li>
<li>Magnus, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ueber+einige+Verbindungen+des+Platinchlor%C3%BCrs%5BTitle%5D)+AND+%22Annalen+der+Physik%22%5BJournal%5D)">Ueber einige Verbindungen des Platinchlorürs.</a> Annalen der Physik. 90 (10), 239-242 (1828).</li>
<li>Vauquelin, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memoire+sur+le+Palladium+et+le+Rhodium%5BTitle%5D)+AND+%22Annales+de+Chimie%22%5BJournal%5D)">Memoire sur le Palladium et le Rhodium.</a> Annales de Chimie. 88, 167-198 (1813).</li>
<li>Bremi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Vauquelin%27s+and+Magnus%27+Salts+to+Gels%2C+Uniaxially+Oriented+Films%2C+and+Fibers%3A+Synthesis%2C+Characterization%2C+and+Properties+of+Tetrakis%281-aminoalkane%29metal%28II%29+Tetrachlorometalates%28II%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">From Vauquelin's and Magnus' Salts to Gels, Uniaxially Oriented Films, and Fibers: Synthesis, Characterization, and Properties of Tetrakis(1-aminoalkane)metal(II) Tetrachlorometalates(II).</a> Chemistry of Materials. 11 (4), 977-994 (1999).</li>
<li>Bremi, J., Caseri, W., Smith, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+compound+derived+from+Magnus%27+green+salt%3A+solid+state+structure+and+evidence+for+platinum+chains+in+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A new compound derived from Magnus' green salt: solid state structure and evidence for platinum chains in solution.</a> Journal of Materials Chemistry. 11 (10), 2593-2596 (2001).</li>
<li>Caseri, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Derivatives+of+Magnus%27+Green+Salt%5BTitle%5D)+AND+%22Platinum+Metals+Review%22%5BJournal%5D)">Derivatives of Magnus' Green Salt.</a> Platinum Metals Review. 48 (3), 91(2004).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Ta metoda syntezy demonstruje prostą i stosunkowo szybką metodę otrzymywania maktrub i makrobelkowych struktur na bazie platyny o wysokiej powierzchni właściwej, z regulowaną nanostrukturą i składem pierwiastkowym, które mogą być prasowane w samodzielne filmy bez konieczności stosowania materiałów wiążących. Wykorzystanie pochodnych soli Magnusa jako igłowatych matryc o wysokim współczynniku kształtu umożliwia kontrolę końcowego składu metalu poprzez stechiometrię soli-matrycy, a w połączeniu z odpowiednim doborem redukt...

Liczne metody syntezy zostały opracowane w celu uzyskania porowatych materiałów na bazie platyny o dużej powierzchni, głównie do zastosowań katalizy, w tym ogniw paliwowych1. Jedną ze strategii uzyskania takich materiałów jest synteza monodyspersyjnych nanocząstek w postaci kul, sześcianów, drutów i rurek2,3,4,5. Aby zintegrować dyskretne nanocząstki w porowatą strukturę dla funkcjonalnego urządzenia, często wymagane są spoiwa polimerowe i dodatki węglowe6,7. Strategia ta wymaga dodatkowych etapów przetwarzania, czasu i może prowadzić do spadku wydajności właściwej dla masy, a także aglomeracji nanocząstek podczas długotrwałego użytkowania urządzenia8. Inną strategią jest doprowadzenie do koalescencji zsyntetyzowanych nanocząstek do żelu metalowego, a następnie suszenie w stanie nadkrytycznym9,10,11. Podczas gdy postępy w podejściu do syntezy zol-żel dla metali szlachetnych skróciły czas żelowania z tygodni do godzin lub minut, powstałe monolity są zwykle kruche mechanicznie, co utrudnia ich praktyczne zastosowanie w urządzeniach12.
Stopowe i wielometaliczne 3-wymiarowe porowate nanostruktury ze stopu platyny oferują możliwość dostrajania specyficzności katalitycznej, a także rozwiązują problem wysokich kosztów i względnego niedoboru platyny13,14. Chociaż pojawiło się wiele doniesień o platynowo-palladowym15,16 i platynowo-miedzianym17,18,19 dyskretnych nanostruktur, a także innych kombinacji stopów20, istniało niewiele strategii syntezy w celu osiągnięcia techniki opartej na roztworze dla 3-wymiarowego stopu platyny i struktur wielometalicznych.
Ostatnio zademonstrowaliśmy użycie roztworów soli o wysokim stężeniu i środków redukujących do szybkiego uzyskania żeli złota, palladu i platyny21,22. Roztwory soli o wysokim stężeniu i środki redukujące zostały również wykorzystane do syntezy biopolimerowych kompozytów metali szlachetnych przy użyciu żelatyny, celulozy i jedwabiu23,24,25,26. Sole nierozpuszczalne reprezentują najwyższe stężenia jonów dostępne do redukcji i zostały wykorzystane przez Xiao i współpracowników do zademonstrowania syntezy 2-wymiarowych tlenków metali27,28. Rozszerzając demonstrację porowatych aerożeli i kompozytów z metali szlachetnych z roztworów soli o wysokim stężeniu i wykorzystując wysoką gęstość dostępnych jonów nierozpuszczalnych soli, użyliśmy soli i pochodnych Magnusa jako szablonów kształtów do syntezy porowatych makrorurek i makrowiązek z metali szlachetnych29,30,31,32.
Sole Magnusa powstają z dodatku przeciwnie naładowanych, kwadratowych płaskich jonów platyny [PtCl4]2- i [Pt(NH3)4]2+ 33. W podobny sposób sole Vauqueliny powstają z połączenia przeciwnie naładowanych jonów palladu, [PdCl4]2- i [Pd(NH3)4]2+ 34. Przy stężeniu soli prekursorowej wynoszącym 100 mM, powstałe kryształy soli tworzą igły o długości od 10 do 100 mikrometrów i szerokości kwadratu od około 100 nm do 3 μm. Podczas gdy matryce soli są neutralne pod względem ładunku, różnicowanie stechiometrii pochodnych soli Magnusa między gatunkami jonów, w tym [Cu(NH3)4]2+, umożliwia kontrolę nad wynikającymi z tego zredukowanymi stosunkami metali. Połączenie jonów i wybór chemicznego środka redukującego daje w wyniku makrorurki lub makrowiązki o kwadratowym przekroju i porowatej nanostrukturze składającej się ze stopionych nanocząstek lub nanowłókien. Makrorurki i makrowiązki wciśnięto również w wolnostojące folie, a powierzchnię czynną elektrochemicznie określono za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej i woltamperometrii cyklicznej. Podejście oparte na szablonie soli zostało wykorzystane do syntezy makrorurek platynowych29, macrobeams platynowo-palladowe31, a także w celu obniżenia kosztów materiałów i dostrojenia aktywności katalitycznej poprzez włączenie miedzi, makrorurki miedziano-platynowe32. Metodę templacji soli zademonstrowano również dla binarnych i trójskładnikowych makrorurek metalowych i nanopianek Au-Pd i Au-Pd-Cu oraz nanopianek30.
Tutaj prezentujemy metodę syntezy platynowych, platynowo-palladowych i miedziano-platynowych bimetalicznych porowatych makrorurek i makrowiązek z nierozpuszczalnych szablonów igieł solnych Magnusa29,31,32. Kontrola stechiometrii jonów w szablonach igieł solnych zapewnia kontrolę nad wynikowymi proporcjami metali po redukcji chemicznej i może być weryfikowana za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów. Powstałe makrorurki i makrobelki można montować i formować w wolnostojącą folię z naciskiem ręcznym. Otrzymane warstwy wykazują wysokie powierzchnie elektrochemicznie czynne (ECSA) określone za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej i woltamperometrii cyklicznej w elektrolicieH2SO4 i KCl. Metoda ta zapewnia drogę syntezy do kontrolowania składu metali na bazie platyny, porowatości i nanostruktury w szybki i skalowalny sposób, który można uogólnić na szerszy zakres matryc soli.

<table><tbody><tr><td>Probówki stożkowe 50 ml</td><td>Corning Costar Corp.</td><td>430290</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl Elektroda referencyjna</td><td>BASi</td><td>MF-2052</td><td></td></tr><tr><td>Cu(NH3)4SO4&Yuml; i byka; H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10380-29-7</td><td></td></tr><tr><td>boran dimetyloaminy (DMAB)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>74-94-2</td><td></td></tr><tr><td>K2PtCl4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10025-99-7</td><td></td></tr><tr><td>Miccrostop Lacquer</td><td>Tober Chemical Division</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Na2PdCl4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13820-40-1</td><td></td></tr><tr><td>NaBH4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16940-66-2</td><td></td></tr><tr><td>Polaryzacyjny mikroskop optyczny</td><td>AmScope</td><td>PZ300JC</td><td></td></tr><tr><td>Potencjostat</td><td>Biologic-USA</td><td>VMP-3</td><td>Analiza elektrochemiczna-EIS, CV</td></tr><tr><td>Pt drut elektrodowy</td><td>BASi</td><td>MF-4130</td><td></td></tr><tr><td>Pt(NH3)4Cl2&Yuml; i byka; H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13933-31-8</td><td></td></tr><tr><td>Skaningowy mikroskop elektronowy</td><td>FEI</td><td>Helios 600</td><td>EDS wykonany z tym SEM</td></tr><tr><td>Shelf Rocker</td><td>Thermo Scientific</td><td>Vari-Mix&trade; Probówki</td> mikrowirówkowe z zatrzaskiem platformowym<td></td></tr><tr><td>, 1,7 ml</td><td>Cole Parmer</td><td>UX-06333-60</td><td></td></tr><tr><td>Dyfraktometr rentgenowski</td><td>Panalytical</td><td>Empireum</td><td>dyfraktometria rentgenowska</td></tr><tr><td>Rentgenowski spektrometr fotoelektronów</td><td>rentgenowskich ULVAC PHI - Elektronika fizyczna</td><td>VersaProbe III</td><td></td></tr></tbody></table>

metoda syntezy z szablonami soli dla porowatych makrowiązek i makrorurek na bazie platyny

A Salt-Templated Synthesis Method for Porous Platinum-based Macrobeams and Macrotubes

Synteza porowatych nanomateriałów z metali szlachetnych o dużej powierzchni zazwyczaj opiera się na czasochłonnej koalescencji wstępnie uformowanych nanocząstek, po której następuje płukanie i suszenie w stanie nadkrytycznym, co często prowadzi do powstania materiałów kruchych mechanicznie. W artykule przedstawiono metodę syntezy nanostrukturalnych porowatych makrorurek i makrowiązek na bazie platyny o przekroju kwadratowym z nierozpuszczalnych matryc igieł solnych. Połączenie przeciwnie naładowanych płaskich jonów platyny, palladu i miedzi powoduje szybkie tworzenie się nierozpuszczalnych igieł solnych. W zależności od stosunku stechiometrycznego jonów metali obecnych w matrycy soli i wyboru chemicznego środka redukującego, makrorurki lub makrowiązki tworzą się z porowatą nanostrukturą składającą się ze stopionych nanocząstek lub nanowłókien. Skład pierwiastkowy makrorurek i makrowiązek, określany za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów, jest kontrolowany przez stechiometryczny stosunek jonów metali obecnych w matrycy solnej. Makrorurki i makrowiązki mogą być prasowane w wolnostojące folie, a elektrochemicznie czynną powierzchnię określa się za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej i cyklicznej woltamperometrii. Ta metoda syntezy demonstruje proste, stosunkowo szybkie podejście do uzyskania makrorurek i makrowiązek na bazie platyny o dużej powierzchni o regulowanej nanostrukturze i składzie pierwiastkowym, które mogą być prasowane w wolnostojące folie bez wymaganych materiałów wiążących.

Dodanie przeciwstawnie naładowanych jonów metali szlachetnych o strukturze kwadratu płaskiego prowadzi do niemal natychmiastowego powstania kryształów soli o wysokim współczynniku kształtu. Liniowe układanie się jonów o strukturze kwadratu płaskiego przedstawiono schematycznie na Rysunku 1, a obrazy z mikroskopii optycznej w świetle spolaryzowanym ukazują igły soli o długości od kilkunastu do kilkuset mikrometrów. Dla wszystkich roztworów soli platyny, palladu i miedzi zastosowano stężenie 1...

Przedstawiono metodę syntezy pozwalającą na otrzymanie porowatych makrorurek i makrowiązek na bazie platyny o przekroju kwadratowym poprzez chemiczną redukcję nierozpuszczalnych matryc solnych.

Metoda syntezy z szablonami soli dla porowatych makrowiązek i makrorurek na bazie platyny

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed ...

Protokół ten oferuje prostą, stosunkowo szybką metodę syntezy platyny o dużej powierzchni i wysokim współczynniku kształtu w stopach platyny, makrobelkach i makrorurkach o przekroju kwadratowym. Metoda soli i galwanizacji umożliwia kontrolę stosunku jonów metali matrycowych i wynikowego składu masowego, a także nanostruktur makrowiązki i makrorurek. Folie prasowane Macrobeam i Macrotube mogą zaspokoić zapotrzebowanie na zintegrowane elektrody trójwymiarowe do zastosowań związanych z katalizą i czujnikami.Zdolność pochodnych soli Magna do chemicznej redukcji w celu utworzenia makrowiązek i makrorurek sugeruje, że metoda syntezy soli może być stosowana do szerszego zakresu soli metali. Aby przygotować sole Magnusa o stosunku jeden do zero do jednego platyny, dwa dodatnie do dwóch ujemnych platyny, dodaj 0,5 mililitra 100 milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki do mikrofuge i na siłę pipetuj 0,5 mililitra 100-milimolowego hydratu chlorku tetraamminyny(II) w wodzie do probówki. Powstałe roztwory szablonów igieł soli o objętości jednego mililitra będą miały nieprzezroczysty kolor, taki jak zielony.Aby przygotować matrycę igieł z solą platynowo-palladową jeden do zera, dodaj 0,5 mililitra hydratu chlorku tetraamminyplatyny(II) w wodzie do probówki mikrowirówki i mocno pipetuj 0,5 mililitra 100-milimolowego tetrachloropalladanu sodu do probówki. Aby przygotować matrycę igły z solą platynowo-palladową dwa do jednego, dodaj 0,25 mililitra 100-milimolowego tetrachloropalladanu sodu i 0,25 mililitra 100-milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki do mikrofuge. Wiruj probówkę przez trzy do pięciu sekund, a następnie mocno pipetuj 0,5 mililitra 100 milimolowej wody uwodnionej z chlorku tetraamminyPlatyny(II) do probówki.Aby przygotować matrycę igły z solą platynowo-palladową, odpipetuj 0,167 mililitra 100-milimolowego tetrachloropalladanu sodu i 0,333 mililitra 100-milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki do mikrofuge. Po wirowaniu mocno odpipetuj 0,5 mililitra 100-milimolowej wody uwodnionej z chlorku tetraamminyChlorku platyny(II) do probówki. Matryce soli o wyższym stosunku platyny powinny dawać bardziej zielony kolor, podczas gdy szablony o rosnącej zawartości palladu skutkują większą liczbą pomarańczowych, różowych i brązowych kolorów w roztworze.Aby przygotować matrycę igły soli miedziano-platynowej o stosunku jeden do zera, dodaj 0,5 mililitra 100-milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki do mikrofuge i mocno dodaj 0,5 mililitra 100-milimolowego siarczanu miedzi (II) tetraaminy w wodzie do probówki do mikrofuge. Aby przygotować matrycę igły soli miedziano-platynowej o stosunku trzech do dwóch do dwóch, dodaj 0,167 mililitra 100-milimolowej wody uwodnionej tetraamminąChlorkiem platyny(II) i 0,333 mililitra 100-milimolowego tetraamminySiarczanu miedzi(II) w wodzie do probówki. Po wirowaniu mocno dodaj 0,5 mililitra 100-milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki.Aby przygotować szablon igły soli miedziano-platynowej o stosunku dwa do jednego do jednego, dodaj 0,25 mililitra 100-milimolowej wody uwodnionej chlorkiem tetraamminy(II) i 0,25 mililitra 100-milimolowego siarczanu miedzi (II) tetraaminy w wodzie do probówki do mikrofugi i wiruj rurkę do mikrofugi przez trzy do pięciu sekund. Następnie na siłę odpipetować 0,5 mililitra 100-milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki. Aby przygotować szablon igły soli miedziano-platynowej o stosunku jeden do jednego do zera, należy odpipetować 0,5 mililitra 100 milimolowej wody uwodnionej chlorkiem tetraamminy i platyny (II) do probówki do mikrofugi i mocno pipetować 0,5 mililitra 100 milimolowego tetrachloroplatynianu potasu do probówki, aby uzyskać jednomililitrowy roztwór szablonu igły solnej.Połączenie jonów miedzi i platyny spowoduje powstanie fioletowego, mętnego roztworu, który nie jest tak nieprzezroczysty jak roztwory platyny i palladu. Aby przeprowadzić chemiczną redukcję matryc soli platynowo-palladowej, dodaj 50 mililitrów 0,1-molowego roztworu borowodorku sodu do każdej z czterech 50-mililitrowych stożkowych probówek i dodaj całą mililitrową objętość jednego roztworu soli platynowo-palladowej do każdej probówki. Aby przeprowadzić chemiczną redukcję matryc soli miedzi i platyny, dodaj 50 mililitrów 0,1-molowego roztworu DMAB do każdej z czterech 50-mililitrowych stożkowych probówek i dodaj całą mililitrową objętość jednego roztworu soli miedziowo-platynowej do każdej probówki pod okapem oparowym.Po 24 godzinach powoli rozprowadź kofeinę supernatant z każdego zredukowanego roztworu do pojemnika na odpady, uważając, aby nie wylać próbek i nie przenieść osadów do nowych 50-mililitrowych probówek. Napełnij każdą probówkę 50 mililitrami wody dejonizowanej i inkubuj szczelnie zamknięte probówki przez 24 godziny, delikatnie kołysząc. Następnego dnia umieść probówki pionowo w stojaku na probówki na 15 minut, aby próbki mogły się osadzić, a następnie powoli wylej supernatant.Napełnij każdą probówkę 50 mililitrami zjonizowanej wody i kołysz próbki przez dodatkowe 24 godziny. Pod koniec inkubacji umieścić probówki w stojaku na 15 minut przed dekantacją jak największej ilości przezroczystych lub szarych supernatantów. Aby przygotować folie makrorurkowe i makrowiązkowe, za pomocą pipety lub szpatułki delikatnie przenieś materiał strącający z każdej z nich do probówki na poszczególne szkiełka i skonsoliduj próbki w jednolite stosy, około 0,5 milimetra.Następnie umieść szkiełka w miejscu, które nie będzie zakłócane przez prądy powietrza przez 24 godziny. Po wyschnięciu próbek umieść drugie szkiełko na każdej wysuszonej zredukowanej próbce i ręcznie przyłóż około 200 kilopaskali siły do górnego szkiełka, aby utworzyć cienką warstwę makrorurek lub makrobelek na dolnym szkiełku. Do skaningowej mikroskopii elektronowej próbek użyj taśmy węglowej, aby przymocować cienką warstwę do kikuta próbki skaningowej mikroskopii elektronowej i ustaw początkowe napięcie przyspieszające na 15 kilowoltów, a prąd wiązki na 2,7 do 5,4 pikoampera.Następnie pomniejsz widok na duży obszar próbki i zbierz widmo promieniowania rentgenowskiego z dyspersją energii, aby określić ilościowo skład pierwiastkowy próbki. W przypadku analizy dyfrakcyjno-dimetrycznej rentgenowskiej umieść szkiełko cienkowarstwowe na stoliku skanującym i wykonaj skany dyfraktometrii rentgenowskiej pod kątem kątów dyfrakcji do theta, od pięciu do 90 stopni przy 45 kilowoltach i 40 miliamperach z promieniowaniem miedzianym K-alfa, dwustopniowy rozmiar kroku theta 0,0130 stopnia i 20 sekund na krok. Aby znormalizować pomiary elektrochemiczne za pomocą miligramów materiałów aktywnych, przenieś próbki do indywidualnych fiolek elektrochemicznych i delikatnie dodaj 0,5 molowego kwasu siarkowego do każdej próbki na 24-godzinną inkubację w temperaturze pokojowej.Następnego dnia umieść drut pokryty lakierem z odsłoniętą końcówką o długości jednego milimetra z poszczególnych trzech ogniw elektrodowych w kontakcie z górną powierzchnią folii na dnie każdej fiolki elektrochemicznej. I wykonaj elektrochemiczną spektroskopię impedancji od jednego megaherca do jednego miliherca z 10-miliwoltową falą sinusoidalną przy zerowym wolcie. Następnie wykonaj woltamperometrię cykliczną przy użyciu zakresu napięcia od minus 0,2 do 1,2 V, z szybkością skanowania 10, 25, 50, 75 i 100 miliwoltów na sekundę.Dodanie przeciwnie naładowanych, kwadratowych płaskich jonów metali szlachetnych powoduje niemal natychmiastowe tworzenie się kryształów soli o wysokim współczynniku kształtu. Chemiczna redukcja soli Magnusa utworzona ze stosunkiem jeden do jednego jonów platyny dodatniej do ujemnej platyny i zmniejszona borowodorek sodu skutkuje makrorurkami z ogólnie pustą wnęką wewnętrzną i porowatymi ściankami bocznymi. Makrorurki generalnie są zgodne z geometrią szablonów igieł solnych, z płaskimi ściankami bocznymi i kwadratowym przekrojem, makrorurki miedziano-platynowe DMAB o zredukowanej zawartości miedzi i platyny mają najbardziej wyraźne i największe przekroje kwadratowe, o bokach około trzech mikrometrów.Ścianki boczne makrorurek miedziano-platynowych DMAB wykazują również wysoce teksturowaną powierzchnię bez znacznej porowatości. Skład chemiczny makrorurki platyny i platynowo-palladowej oraz makrowiązki można wstępnie scharakteryzować za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej makrorurek zredukowanych DMAB ujawnia nałożone na siebie piki, które przesuwają się w kierunku platyny lub miedzi, w zależności od względnej stechiometrii soci solnej, co sugeruje skład stopu.Makrowiązki borowodorku sodu zredukowane przez miedź i platynę, wykazują wyraźne piki dyfrakcyjne promieniowania rentgenowskiego miedzi i platyny, co sugeruje skład bimetaliczny. Widma elektronów w promieniowaniu rentgenowskim dla makrorurek platynowych wskazują na niewiele dowodów na istnienie tlenków, co sugeruje katalitycznie aktywną powierzchnię. Widma fotoelektronów rentgenowskich dla makrowiązek platynowo-palladowych również nie wskazują na zawartość tlenków metali.Cóż, sprasowanymi foliami można manipulować pęsetą. Należy zachować ostrożność podczas przenoszenia folii do fiolek elektrochemicznych, aby zapobiec pękaniu. Biorąc pod uwagę możliwość wciskania makrobelek i makrorurek w integralne folie, można również przeprowadzić charakterystykę mechaniczną w celu określenia sprężystej i elastycznej modulacji.Matryce solne do syntezy porów, materiałów o dużej powierzchni powinny umożliwić naukowcom zbadanie szerszego zakresu soli metali i powstałych w ich wyniku materiałów metalowych, stopowych i wielometalicznych.

a-salt-templated-synthesis-method-for-porous-platinum-based

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Nanorurki złota o kontrolowanych wymiarach mogą być syntetyzowane przez elektrochemiczne osadzanie w porowatych membranach z anodowego tlenku glinu (AAO) przy użyciu hydrofobowego rdzenia polimerowego. Złote nanorurki i matryce nanorurek są obiecujące pod kątem zastosowań w biodetekcji plazmonicznej, spektroskopii Ramana wzmocnionej powierzchniowo, ogrzewaniu fototermicznym, transporcie jonowym i molekularnym, mikrofluidyce, katalizie i wykrywaniu elektrochemicznym.

Ukierunkowana synteza matrycowa plazmonicznych nanorurek złota z przestrajalną absorbancją IR

Przedstawiamy prostą metodę wytwarzania ultrawysokiej gęstości pionowo uporządkowanych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych. Metoda ta pozwala na syntezę złożonych, heterostrukturalnych hybrydowych geometrii nanodrutów, które można niedrogo hodować na dowolnych podłożach. Struktury te mają potencjalne zastosowania w elektronice organicznej, optoelektronice, detekcji chemicznej, fotowoltaice i spintronice.

Układ ultrawysokiej gęstości pionowo ustawionych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych na dowolnych podłożach

Interesujące są rusztowania zdolne do dopasowania się do ubytków kostnych czaszkowo-szczękowo-twarzowych (CMF), wykazując jednocześnie osteoprzewodnictwo i bioaktywność. Protokół ten opisuje przygotowanie rusztowania z pamięcią kształtu na bazie dikrylanu polikaprolaktonu (PCL-DA) przy użyciu metody odlewania rozpuszczalnikiem i ługowania cząstek stałych (SCPL) z wykorzystaniem stopionej matrycy solnej i nałożeniu bioaktywnej powłoki polidopaminowej .

Produkcja bioaktywnego, opartego na PCL "samodopasowanego" rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu

Ze względu na znaczenie i szerokie zastosowanie palladu, złota i kobaltu w sprzęcie high-tech, ich odzysk i recykling stanowią ważne wyzwanie przemysłowe. Opisany w niniejszym dokumencie system odzysku metali jest prostym, tanim sposobem na skuteczne wykrywanie, usuwanie i odzysk tych metali z kopalni miejskiej.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Tutaj prezentujemy protokół syntezy bioinspirowanych materiałów krzemionkowych i immobilizacji enzymów w nich. Krzemionka jest syntetyzowana przez połączenie krzemianu sodu i "dodatku" aminowego, które neutralizują się w kontrolowanym tempie. Właściwości i funkcję materiału można zmienić poprzez immobilizację enzymatyczną in situ lub postsyntetyczne elucję kwasową zamkniętych dodatków.

Otrzymywanie krzemionki funkcjonalnej metodą inspirowaną biologicznie

Przedstawiono szybką, bezpośrednią metodę syntezy redukcyjnej opartej na roztworze w celu uzyskania aerożeli Au, Pd i Pt.

Metoda szybkiej syntezy aerożeli Au, Pd i Pt poprzez bezpośrednią redukcję na bazie roztworu

Przedstawiono metodę syntezy aerożeli kompozytowych z bioszablonowego palladu z nanowłókien celulozowych. Powstałe w ten sposób kompozytowe materiały aerożelowe oferują potencjał w zastosowaniach związanych z katalizą, wykrywaniem i magazynowaniem wodoru.

Metoda syntezy aerożeli kompozytowych z biofibry palladowej z nanowłókien celulozowych

Ten protokół pokazuje wygodną metodę porównywania właściwości katalitycznych obsługiwanych katalizatorów platynowych, syntetyzowanych przez osadzanie nanometrycznych koloidów lub przez impregnację. Uwodornienie cykloheksenu służy jako reakcja modelowa do określenia aktywności katalitycznej katalizatorów.

Reakcje katalityczne stabilizowanych aminami i wolnych od ligandów nanocząstek platyny na tytanie podczas uwodornienia alkenów i aldehydów

Ten protokół opisuje zestaw metod syntezy mikrożelowych bloków budulcowych dla mikroporowatych rusztowań z wyżarzonymi cząstkami, które mogą być używane do różnych zastosowań medycyny regeneracyjnej.

Synteza mikroprzepływowa mikrożelowych bloków budulcowych do rusztowania cząstek wyżarzonych mikroporowato

Tutaj opisujemy protokół syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych (LVMOF) z niskowartościowych metali i wielotopowych łączników fosfinów w warunkach wolnych od powietrza. Otrzymane w ten sposób materiały mają potencjalne zastosowania jako katalizatory heterogeniczne naśladujące jednorodne katalizatory na bazie metali niskowartościowych na bazie metali.

Eksperymentalne podejścia do syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych z wielotopowych łączników fosfiny

Ukierunkowana synteza nowych struktur metaloorganicznych (MOF) jest trudna, a ich odkrycie zależy od wiedzy i kreatywności chemika. Metody wysokoprzepustowe pozwalają na szybkie i efektywne badanie złożonych pól parametrów syntetycznych, przyspieszając proces znajdowania związków krystalicznych oraz identyfikowania trendów syntetycznych i strukturalnych.

Odkrycie i optymalizacja syntezy izosiatkowatych związków metaloorganicznych metaloorganicznych na bazie fosfonianów Al(III) przy użyciu metod wysokoprzepustowych

Poznaj metodę syntezy porowatych makrorurek i makrowiązek platynowych z użyciem szablonów soli. Technika redukcji chemicznej umożliwia kontrolę składu i struktury materiałów dla zastosowań katalizy.

Metoda syntezy z szablonami soli dla porowatych makrowiązek i makrorurek na bazie platyny

Przeglądaj więcej filmów