Artigo de método

Um reator de fluxo contínuo fotocatalítico para a deposição controlada precisamente de nanopartículas metálicas

DOI:

10.3791/58883

10 de abril de 2019

Neste artigo

Resumo

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Para uma síntese contínua e escalável de nanocompósitos baseados em metal-nobre, é desenvolvido um reator fotocatalítico romance e sua estrutura, princípios de operação e estratégias de otimização de qualidade de produto são descritas.

Resumo

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Neste trabalho, é desenvolvido um reator fotocatalítico romance para excitação pulsada e controlada do fotocatalisador e precisa deposição de nanopartículas metálicas. Diretrizes para a replicação do reator e seu funcionamento são fornecidas em detalhe. Três diferentes sistemas compostos (Pt/grafeno, Pt/TiO2e Au/TiO2) com monodisperso e partículas uniformemente distribuídas são produzidos por este reator e o mecanismo de photodeposition, bem como a estratégia de otimização de síntese, são discutidos. Os métodos de síntese e seus aspectos técnicos são descritos de forma abrangente. O papel da dose (UV) ultravioleta (em cada pulso de excitação) sobre o processo de photodeposition é investigado e os valores ideais para cada sistema composto são fornecidos.

Introdução

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Nanopartículas metálicas, especialmente metais nobres (por exemplo, Pt, Au, Pd) têm vastas aplicações em catálise1. Em geral, diminuir o tamanho das nanopartículas (NPs) aumenta sua atividade catalítica, mantendo constante o custo (peso), mas isso também dificulta a sua aplicação. O NPs (geralmente menores que 10 nm) tem grandes tendências a agregação, que degrada sua atividade catalítica; no entanto, a imobilização em substratos apropriados principalmente pode resolver esse problema. Além disso, dependendo do tipo de aplicativo (por exemplo, electrocatalysis), às vezes é preciso imobilizar o NPs em substratos condutores2,3. O NPs também pode ser hibridizado com semicondutores para formar uma barreira Schottky e evitar (atraso) o elétron-buraco recombinação (atuando como armadilhas de elétron)4,5. Portanto, na maioria das aplicações, o metal nobre NPs (NNPs) são depositados em um condutor (por exemplo, o grafeno) ou um semicondutora (por exemplo, TiO2) substrato. Em ambos os casos, cátions metálicos são geralmente reduzidos na presença do substrato e a técnica de redução difere de um método para outro.

Para a deposição de NNPs através de uma redução de seus cátions, elétrons (com potencial elétrico adequado) devem ser fornecidos. Isso pode ser feito de duas maneiras: pela oxidação de outras espécies químicas (agente redutor)6,7 , ou de uma fonte de alimentação externa8. Em qualquer caso, para a deposição homogênea de monodispersas NPs, é necessário impor um controlo rigoroso sobre a geração e a transferência de elétrons (redução). Isso é muito difícil quando um agente redutor é usado desde que não há praticamente nenhum controle sobre o processo de redução, uma vez que os reagentes (cátions e agente redutor) são misturados. Além disso, o NPs pode formar-se em qualquer lugar e não necessariamente sobre o substrato de alvo. Ao usar uma fonte de alimentação externa, o controle sobre o número de elétrons fornecidos é muito melhor, mas NPs só pode ser depositado em uma superfície de eletrodo.

Deposição de photocatalytic (PD) é uma abordagem alternativa, que oferece mais controle sobre o número de (foto) gerados elétrons, uma vez que está diretamente relacionada com a dose dos fótons iluminados (com um comprimento de onda adequado). Neste método, o material de substrato tem um duplo papel; proporciona a redução de elétrons9 e estabiliza o NPs formado10. Além disso, forma de NPs somente no substrato desde os elétrons são gerados pelo substrato. Uma conexão elétrica adequada entre os componentes compostos (feita pelo método de redução de photocatalytic) também é garantida a11. Não obstante, em métodos de deposição photocatalytic convencional na qual todo o lote de reagentes (fotocatalisador e metal cátion) é iluminado simultaneamente, há nenhum controle sobre a nucleação dos NNPs. Com efeito, uma vez que algumas partículas (núcleos) são formadas, eles agem como locais de transferência preferencial para o photogenerated elétrons5 e agir como um site de crescimento preferencial. Esta transferência de elétrons superior promove o crescimento das partículas existentes e disfavors a formação de novos núcleos, que resulta na formação de grandes NNPs. Este problema pode ser resolvido pela iluminação de luz em um reator de fluxo contínuo especial (Figura 1) que recentemente tem sido desenvolvido pelo nosso grupo12UV pulsada. A característica única deste reator é que ele permite que os pesquisadores para controlar ambos os fatores NP-tamanho-determinação, ou seja, nucleação e crescimento. Neste reator, uma porção muito pequena de reagentes é iluminada por um período muito curto de tempo, promovendo a formação de núcleos (mais núcleos são formados) e restringindo o crescimento (partículas menores são atingidas). Neste método, controlando a dose de iluminação (ou seja, ajustando a duração da exposição [alterando o comprimento das partes descobertas do tubo de reação; Figura 1 C] ou a intensidade da luz incidente [número das lâmpadas]), um controle muito preciso sobre o número de elétrons de photogenerated e, consequentemente, sobre o processo de redução (deposição de NNP) pode ser exercido.

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Figura 1 : O reator de deposição de photocatalytic fabricada. (A) o reator. (B) dentro da câmara de iluminação. (C), um tubo de quartzo com 5 cm x 1 cm de comprimento de exposição iluminação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Apesar do grande potencial do método para a deposição controlada de NNPs PD, sua aplicação é limitada a materiais semicondutores. Felizmente, é possível abrir uma lacuna de banda larga no grafeno (um dos melhores condutores substratos13) por sua functionalization químico simples. Posteriormente, estes grupos funcionais (FGs) podem ser removidos principalmente e o grafeno resultante ainda será suficientemente condutivo para a maioria das aplicações. Entre os numerosos derivados funcionais de grafeno, óxido de grafeno (GO), que exibe propriedades de semicondutores considerável14, é o candidato mais promissor para esta finalidade. Isto é principalmente devido ao fato de que a produção do GO tem a maior produção rendimento entre outros. No entanto, desde que o GO é composto por diferentes tipos de FGs, sua composição química varia continuamente sob iluminação UV. Recentemente mostramos que por uma remoção seletiva de fracamente ligados FGs (redução parcial; PRGO), a estrutura química e propriedades eletrônicas de GO podem ser estabilizadas, que é um requisito essencial para depoimentos homogêneos do NNPs12. Neste relatório, descrevemos a estrutura do reator e fornecem informações detalhadas para a sua replicação e operação. O mecanismo de deposição (mecanismo do reator de trabalho) e estratégias de otimização possível também são discutidas em grande detalhe. Para validar a aplicabilidade do PD desenvolvido reactor para ambos os tipos de substratos comuns (condutor e semicondutor) e NNPs diferentes, a deposição de platina na PRGO e TiO2, bem como de ouro no TiO2, é demonstrado. Vale ressaltar que por uma seleção adequada do metal, fotocatalisador e materiais precursores (por exemplo, sal, buraco ao tesouro) e a dispersão de mídia, várias outras partículas metálicas (como Ag e Pd15) também podem ser depositadas. Em princípio-desde que, o photodeposition de NNPs, os cátions do metal são reduzidos pelo photoexcited de elétrons, o nível de energia do banda de condução do semicondutor mínima (CBM) deve corresponder com (ser mais negativa do que) o potencial de redução do cações apontadas. Devido aos aspectos técnicos de produção extensiva, a síntese de PRGO também é descrita em detalhes. Para mais informações sobre a estrutura química e propriedades eletrônicas de PRGO, consulte anterior trabalho12.

A estrutura detalhada do reator é representada esquematicamente na Figura 2. O reator tem dois componentes principais: uma iluminação UV e um compartimento do reservatório. A seção de iluminação consiste em um tubo de quartzo, o que exatamente é fixo ao longo do eixo central de um tubo cilíndrico com um forro de alumínio polido. O reservatório é composto por uma garrafa de vidro selado-cap 1 L com gás e líquido (reagentes) entradas e saídas. Use um septo de silicone com uma tampa de rosca de open-tops para inserir os tubos. Para tirar amostras durante a reação, sem deixar o oxigênio entra no reator, uma tomada com uma válvula também é instalada. Deve ser mencionado aqui que as coletas em intervalos de tempo específicos não fazem parte do processo de produção de nanocompósitos e amostragem só precisa ser feito uma vez para obter as curvas de concentração-tempo para cada conjunto de parâmetros de síntese (a aplicação de estas curvas serão discutidas na seção de discussão). O reservatório é colocado dentro de um banho de água gelada ao ser vigorosamente misturado em um agitador magnético. Uma bomba magnética circula o reagente do reservatório para a câmara de reação (seção de iluminação) e volta para o reservatório. Um magnético é usado desde taxas de fluxo elevadas são necessárias (a taxa de fluxo neste trabalho = 16 L·min-1) e bombas peristálticas (ou outras bombas semelhantes) dificilmente podem fornecer esses fluxos. Ao usar uma bomba magnética, deve ter cuidado para completamente enche o impulsor invólucro (carcaça da bomba) com o líquido de reagente e evacuar o ar aprisionado (fonte de oxigênio). O ar também pode diminuir a taxa de fluxo real da bomba.

Para uma excitação pulsante do material photocatalyst, comprimentos específicos do tubo de quartzo são cobertos por uma folha de alumínio grossa, deixar comprimentos iguais entre eles descoberto (Figura 2). A duração da excitação pulsada pode ser ajustada alterando o comprimento das partes descobertas (comprimento de exposição). O comprimento ideal de exposição é determinado por diversos parâmetros, tais como o rendimento quântico do fotocatalisador e o carregamento de NP pretendido (concentração dos precursores; ver discussão).

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Protocolo

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1. fabricação e operação do reator fotocatalítico deposição

Atenção: Quando as lâmpadas UV são acesos, utilize óculos de proteção UV-C.

  1. Fabricação do reator fotocatalítico deposição
    1. Cobrir a superfície interior de um tubo de cloreto de polivinila (PVC) (diâmetro x comprimento = 15 x 55 cm; também podem ser utilizados outros materiais) com uma folha de alumínio de espessura, polido e adesivo. Instalar cinco 55 W lâmpadas UV-C (ver Tabela de materiais) na superfície interna do tubo a igual distância.
    2. Arranjar um tubo de quartzo (diâmetro x comprimento = 0,5 x 55 cm) ao longo do eixo central do tubo PVC (configuração concêntrica). Para a excitação pulsada do photocatalyst, cobrir os comprimentos desejados iguais do tubo de quartzo com a mesma folha de alumínio com adesivo (neste trabalho, para os compósitos de grafeno/Pt: 5 cm x 0,4 cm, 5 cm x 2 cm e 1 x 50 cm e para o Pt/TiO2 e Au/TiO2 compósitos: 5 cm x 1 cm). Nota a 2,5 cm do tubo de quartzo em cada lado é utilizada para conectar os tubos de plástico.
    3. Instale um ventilador resistente em uma extremidade do tubo do PVC (arrefecer a câmara toda iluminação).

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Figura 2 : Ilustração esquemática do reator fotocatalítico deposição. T1 é a saída de gás de2 N que vai para o borbulhador. T2 é o tubo de amostragem e Ps é o ponto de fixação da seringa (por amostragem). V0 é a válvula de alimentação inicial e V1 e V2 são a amostragem e tubo de válvulas de evacuação (depois da amostragem), respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Os reagentes de alimentação do reator
    1. Utilize uma configuração como a mostrada na Figura 2. Coloque um funil de separação em uma posição vertical mais elevada do que a bomba e o reservatório (a bomba também deve estar na posição vertical mais alta do que o fundo do reservatório) e preencher os reagentes no funil de separação.
    2. Abra a válvula V0 para alimentar o reagente para o reator e fechar a válvula (V0) imediatamente quando o funil está esgotado (caso contrário, o ar vai também entrar a bomba).
      Nota: A taxa de fluxo das bombas magnéticas é afectada pelas forças gravitacionais exercidas sobre o líquido, significando que qualquer alteração na posição das peças do reator (deslocamentos verticais) vai mudar a taxa de fluxo (assim, não deslocar as peças do reator uma vez Eles são configurados).

2. síntese de GO parcialmente reduzido

Atenção: Todos os experimentos seguintes devem proceder dentro de uma coifa.

  1. Síntese de GO
    1. Adicione 100 mL de ácido sulfúrico de 98% e 2 g de grafite para um Erlenmeyer de 500 mL. Arrefecer o recipiente para ~ 0 ° C em banho de água gelada enquanto mistura seu conteúdo em um agitador magnético.
      Nota: Use uma barra grande agitação magnética, desde que a suspensão se tornará muito viscosa no final da reação.
    2. Aos poucos, adicione 6 g de permanganato de potássio (durante um período de 30 min), como é uma reação muito exotérmica. Remova o banho de água gelada e continue mexendo para 6 h.
    3. Coloque o frasco dentro de um banho de água gelada e continue mexendo por 15 min. Adicionar 250 mL de água destilada gota a gota, usando um funil de separação. Remova o banho de gelo, gradualmente adicione 30 mL de peróxido de hidrogênio e continue mexendo por 30 min.
    4. Centrifugar a suspensão de 3.500 x g durante 15 min e descartar o sobrenadante. Lave o precipitado com água destilada. Repita este processo (lavagem-centrífuga) até pH atinge 5.
      Nota: A maior velocidade de rotação (se disponível) seria melhor mas baixas velocidades devem ser compensadas com tempos mais longos de centrifugação. Observe também que quando o valor de pH sobe para acima de 3-4, mesmo centrifugação de longa data (e também maior velocidade rotacional) não pode precipitar todas as partículas16 e uma parte considerável da suspensão serão perdida (aproximadamente 1 g permanecerá no final). A reação pode ser pausada aqui (armazenar os reagentes em um frasco âmbar, ou embrulhar uma garrafa normal com folha de alumínio).
    5. Adicionar o produto do passo anterior para 0,5 L de ácido clorídrico 1 M e mexa por 1 h. lavagem do produto conforme descrito na etapa 2.1.3 até pH 5. Adicionar o produto a 1 L de água destilada e proceda à sonicação isso em um banho-sonicador para 3h (adicionar gelo para o banho durante o sonication para evitar um aumento de temperatura).
    6. Centrifugue o produto de 3 x 20 min em 3.500 x g e, cada vez, descarte os precipitados. Armazene a suspensão GO obtida num frasco de vidro tampado (uso um frasco âmbar, ou embrulhar uma garrafa normal com folha de alumínio).
      Nota: Se necessário, os tempos de centrífuga podem ser quebrados para baixo a intervalos mais curtos (com períodos de resfriamento entre) para evitar aumentos de temperatura (maior do que a temperatura ambiente [RT]) da suspensão desde, caso contrário, os precipitados indesejáveis não vão acalmar.
    7. Pesa três pratos de cristalização secos (de um volume de 100-200 mL) com um saldo de qualidade analítica (0,01 mg facilitar a leitura), cada um deles 3 x. Homogeneizar a suspensão de ir bem e, depois de 1 min, adicionar exatamente (com a maior precisão possível) 100 mL de para cada um dos pratos cristalização. Deixe os pratos em um forno de 70-80 ° C para secar completamente.
    8. Mediante o peso seco final (pesar cada prato 3x na mesma balança analítica) e vazio prato peso, determinar o teor de sólidos da suspensão ir calculando a média dos valores obtidos de três pratos. Ajuste a concentração de 0,2 g/L, adicionando a quantidade necessária de água destilada.
      Nota: Para verificar se a secagem é completa ou não, verifique as alterações de peso durante dois dias consecutivos. A pesagem deve ser feita imediatamente depois de tomar os pratos do forno (antes que a temperatura cai abaixo de 50 ° C) desde que, caso contrário, aumento de peso considerável será observado. Embora este processo é demorado, desde que o teor de sólidos não é alto, é mais preciso do que outros métodos de determinação-sólido-conteúdo.
  2. Redução parcial de GO (síntese de PRGO)
    1. Adicione gradualmente a suspensão diluída de GO (o produto de etapa 2.1.5) para um volume igual de solução de hidróxido de sódio 4m em um balão de fundo redondo. Anexar um condensador para o frasco e agitar a suspensão refluxo a 90 ° C para 8 h (com um manto de aquecedor).
    2. Depois de arrefecer, "lavagem-centrífuga" o precipitado com água destilada, (conforme descrito na etapa 2.1.4) para perto de pH neutro (~ 7-8).
      Nota: Desde PRGO tem muito menos Hidrofilia, do que ir, todos os precipitados devem assentar durante a centrifugação e o sobrenadante devem ser uma solução completamente clara. Se isto não é o caso, por qualquer motivo (por exemplo, não é suficiente velocidade de rotação), a medição contínua de conteúdo (consulte a etapa 2.1.8) deve ser realizada nesta fase também.

3. Photocatalytic deposição de NNPs

  1. Síntese de composto de grafeno/Pt
    1. Ajustar a concentração do produto da seção 2.2 a 50 mg· L-1 e proceda à sonicação a suspensão com um sonicador de ponta de prova para 1 h em um banho de gelo. 540 mL de produto e adicionar 60 mL de etanol (scavenger de buraco) e prossiga a sonication (no gelo) para um extra de 1 h. Para um composto 20 de wt % Pt/grafeno, adicionar 169 microlitros de 8 wt % hexachloroplatinic ácido solução aquosa (comercialmente disponível) para o produto e agite-o à temperatura ambiente por 15 min (para outras cargas de Pt, calcular o montante em conformidade).
      Nota: É aconselhável usar soluções aquosas de sais de metais nobres (se disponível comercialmente) ou inicialmente preparar uma solução altamente concentrada de pó-forma sais. Estes sais são materiais higroscópicos e, devido a sua absorção de água, pesando precisas e obter resultados reprodutíveis será difícil ou mesmo impossível.
    2. Encher a banheira de água gelada com gelo e alimentar o produto da etapa anterior para o reator, conforme descrito na seção 1.2. Ligue a bomba magnética e abrir a válvula de entrada de gás de2 N com um fluxo elevado. Colocar e fixar o tubo de saída do gás (T1 na Figura 2) em um frasco de Erlenmeyer de 1L e preenchê-lo com ~0.7 L de água, para que o gás borbulha para fora.
    3. Para expulsar o gás dissolvido de2 O do sistema e arrefecer a suspensão, vigorosamente a suspensão se misturam com o agitador magnético durante 30 min. reduzir o fluxo de gás de2 N e ligue as cinco lâmpadas UV.
      Nota: O fluxo de gás de2 N não tem efeito sobre o próprio processo de síntese e, portanto, não tem nenhum valor específico. No entanto, é aplicada continuamente para manter uma pressão positiva dentro do sistema e evitar a penetração de2 O. Formação de bolhas na extremidade do tubo1 T dentro do frasco de Erlenmeyer cheio de água é o único requisito para o ajuste de fluxo.
  2. Amostragem Pt/grafeno deposição (e redução da PRGO a RGO)
    Atenção: Apesar de usar óculos em um laboratório de química é sempre obrigatória, vale a pena ser lembrado novamente, desde que, neste experimento, há um alto risco de salpicos.
    1. Aumente o fluxo de gás de2 N 5 min depois de ligar as luzes UV. Prenda uma seringa ao ponto PS (Figura 2). Mantendo o êmbolo da seringa para impedi-lo de sair, abra a válvula V1, encha a seringa com 20 mL da suspensão e fechar a válvula (V.1). Retire a seringa e abra a válvula V2 para evacuar a restante suspensão no interior do tubo T2e fechá-lo (V.2) depois. Reduza o fluxo de gás de2 N para o nível anterior.
    2. Centrifugue o produto da etapa anterior a 10.000 x g durante 10 min. loja o sobrenadante para análise (ICP-OES) de espectrometria de emissão óptica-plasma indutivamente acoplado. Lavar o precipitado com água destilada e centrifuga-lo a 10.000 x g por 10 min (descartar o sobrenadante desta vez). Repita o processo de lavagem 1 x mais.
    3. Dispersar o produto da etapa anterior em 50 mL de água destilada por sonication suave em um sonicador de banho por 1 h. dissolver 30 mg de ácido ascórbico e fogo-mexa a 90 ° C, durante 1 h. centrifugar o produto a 10.000 x g por 10 min , pegue os precipitados e descartar o sobrenadante.
    4. Repita o processo de lavagem 2 x mais e armazenar os precipitates para fins de caracterização.
    5. Repita as etapas 3.2.1 e 3.2.2 para amostragem vezes de 10, 15, 20, 30, 45, 60, 75, 90, 105 e 120 min (depois de ligar as luzes UV).
  3. Síntese de composto de2 Pt/TiO
    1. Adicionar 200 mg de TiO2 nanopartículas (comercialmente disponível, ~ 100-150 nm de tamanho de partícula) de 570 mL de água destilada e 30 mL de etanol e proceda à sonicação é com um sonicador de ponta de prova em um banho de gelo por 1h.
    2. Para um composto de 5 wt.% Pt/TiO2 , adicionar 21 mg de hexachloroplatinic de wt.% 8, ácido solução aquosa à suspensão preparada e agite-o à temperatura ambiente por 15 min (para outras cargas de Pt, calcular o montante em conformidade). Repita o passo 3.1.2 para a mistura preparada, com quatro e duas lâmpadas UV.
  4. Pt/TiO 2 deposição de amostragem
    1. Repita seção 3.2 para os produtos da seção 3.3 em intervalos de 2,5, 5, 7,5, 10, 20 e 40 min.
  5. Síntese de Au/TiO 2 composto de
    1. Para um composto de 5 wt.% Au/TiO2 , adicionar µ l 345 de um 50 g · L-1 hidrogênio tetrachloroaurate(III) solução aquosa para o produto de etapa 3.3.1 e agite-o à temperatura ambiente por 15 min (para outras cargas Au ou outras fontes de Au, calcular o montante em conformidade). Repita o passo 3.1.2 para a mistura preparada, com quatro e duas lâmpadas UV.
      Nota: Uma vez que o sal de ouro usado aqui foi em forma de pó, inicialmente preparamos um 50 g · Solução do tetrachloroaurate(III) L de-1 de hidrogênio em água destilada.
  6. Au/TiO 2 deposição de amostragem
    1. Repita seção 3.2 para os produtos da seção 3.5 em intervalos de 2,5, 5, 7,5, 10, 20 e 40 min.

4. preparação da a amostra para caracterizações

  1. Para a análise do ICP-OES de sobrenadantes, simplesmente filtre os líquidos com filtros de seringa de politetrafluoretileno (PTFE) com um tamanho de poro de 0,2 µm. Para obter mais informações sobre ICP-OES das amostras sólidas, consulte Ma e Wei17.
    Nota: Quando as amostras estão em forma de solução, ICP-OES é uma técnica muito simples e rápida, mas para amostras sólidas, especialmente para metais nobres, exige vários processos de digestão de microondas com aqua regia, peróxido de hidrogênio e ácido clorídrico, o que torna é muito demorado (pelo menos 12 h para cada preparação da amostra). Portanto, para monitorar a otimização de processo e a taxa de photodeposition, alterações de concentração dos cátions metálicos no sobrenadante podem ser monitoradas.
  2. Para microscopia eletrônica de transmissão (TEM) de imagem, dispersar precipitados coletados em água destilada (uma suspensão muito diluída) e gota-elenco-los em grades TEM (ou mergulho-casaco da grade em suspensão). Por espectroscopia de fotoelétron de raios x (XPS) análise, simplesmente queda-elenco concentrado dispersões de precipitados em substratos de vidro oxigênio-plasma-tratados e secá-los sobre uma chapa quente.

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Resultados

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XPS é uma das mais poderosas técnicas para confirmar a formação do NPs metálico e estudar seus Estados químicos. Para este efeito, foram registrados tanto pesquisa espectros e espectros de alta resolução (de Pt4f e Au4f), que confirma a redução completa dos cátions metálicos e deposição bem sucedida dos NNPs (Figura 3). Para a deconvolução da Pt4f e Au4f, inicialmente, foi realizada uma subtração de fundo de Shirley...

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Discussão

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Nanopartículas são o formulário o mais amplamente utilizado dos catalisadores à base de metal nobre. Em quase todos os casos, NNPs são depositados em um condutor ou um material de apoio semicondutora. Esta hibridização é feita principalmente pela redução dos cátions do metal nobre na presença do substrato pretendido (material). Portanto, um método de síntese bem sucedida para a produção de nanocompósitos baseados em NNP deveria conhecer pelo menos dois requisitos principais: 1) a redução dos cátions deve ser eficiente e ...

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Divulgações

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Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

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Os autores gostaria de agradecer a Sabanci University e laboratórios Federal suíço para ciência e tecnologia (APEM), por todo o apoio fornecido.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Solução de ácido cloroplatínicoSigma Aldrich262587-50ML
Hidrogênio tetracloroaurato (III) hidratoAlfa Aesar12325.03
TiO2 Nanopowder (TiO2, anatase, 99.9%, 100nm)Nanomateriais de pesquisa dos EUAUS3411
Pó de grafiteAlfa Aesar10129
Ácido sulfúrico Sigma Aldrich1120802500
Peróxido de hidrogênioSigma AldrichH1009-100ML
Ácido L-ascórbicoSigma AldrichA92902-500G
Ácido clorídricoSigma Aldrich320331-2.5L
Hidróxido de sódioSigma AldrichS5881-1KG
Permanganato de potássioMerck1050821000
Corning®   Septos de Silicone para Tampa de Rosca GL45Sigma Aldrich (Corning)CLS139545SS
Tubo de cloreto de polivinilaInvólucro KoctasUV-Reactor
Tubo de sílica (Quartzo) FudedProdutos
de Vidro Técnico UV− Lâmpadas C PhilipsTUV PL-L 55W/4P HF 1CT/25

Referências

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  1. Okitsu, K., Mizukoshi, Y. Catalytic Applications of Noble Metal Nanoparticles Produced by Sonochemical Reduction of Noble Metal Ions. Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Ashokkumar, M. , Springer. Singapore. 325-363 (2016).
  2. Shakoori Oskooie, M., Menceloglu, Y. Z., Unal, S., Hayat Soytas, S. Rapid Microwave-assisted Synthesis of Platinum Nanoparticles Immobilized in Electrospun Carbon Nanofibers for Electrochemical Catalysis. ACS Applied Nano Materials. , (2018).
  3. Kaplan, B. Y., et al. Graphene: A Promising Catalyst Support for Oxygen Reduction Reaction in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. ECS Meeting Abstracts. , (2018).
  4. Iliev, V., Tomova, D., Bilyarska, L., Eliyas, A., Petrov, L. Photocatalytic properties of TiO2 modified with platinum and silver nanoparticles in the degradation of oxalic acid in aqueous solution. Applied Catalysis B: Environmental. 63, 266-271 (2006).
  5. Bumajdad, A., Madkour, M. Understanding the superior photocatalytic activity of noble metals modified titania under UV and visible light irradiation. Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 7146(2014).
  6. Şanlı, L. I., Bayram, V., Yarar, B., Ghobadi, S., Gürsel, S. A. Development of graphene supported platinum nanoparticles for polymer electrolyte membrane fuel cells: Effect of support type and impregnation-reduction methods. International Journal of Hydrogen Energy. 41, 3414-3427 (2016).
  7. Işıkel Şanlı, L., Bayram, V., Ghobadi, S., Düzen, N., Gürsel, S. A. Engineered catalyst layer design with graphene-carbon black hybrid supports for enhanced platinum utilization in PEM fuel cell. International Journal of Hydrogen Energy. 42, 1085-1092 (2017).
  8. Domínguez-Domínguez, S., Arias-Pardilla, J., Berenguer-Murcia, Á, Morallón, E., Cazorla-Amorós, D. Electrochemical deposition of platinum nanoparticles on different carbon supports and conducting polymers. Journal of Applied Electrochemistry. 38, 259-268 (2008).
  9. Pan, X., Xu, Y. -J. Defect-Mediated Growth of Noble-Metal (Ag, Pt, and Pd) Nanoparticles on TiO2 with Oxygen Vacancies for Photocatalytic Redox Reactions under Visible Light. The Journal of Physical Chemistry C. 117, 17996-18005 (2013).
  10. Zhang, Y., Zhang, N., Tang, Z. -R., Xu, Y. -J. Graphene Oxide as a Surfactant and Support for In-Situ Synthesis of Au-Pd Nanoalloys with Improved Visible Light Photocatalytic Activity. The Journal of Physical Chemistry C. 118, 5299-5308 (2014).
  11. Abdolhosseinzadeh, S., Asgharzadeh, H., Sadighikia, S., Khataee, A. UV-assisted synthesis of reduced graphene oxide-ZnO nanorod composites immobilized on Zn foil with enhanced photocatalytic performance. Research on Chemical Intermediates. 42, 4479-4496 (2016).
  12. Abdolhosseinzadeh, S., Sadighikia, S., Gürsel, S. A. Scalable Synthesis of Sub-Nanosized Platinum-Reduced Graphene Oxide Composite by an Ultraprecise Photocatalytic Method. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 6, 3773-3782 (2018).
  13. Zhang, N., Yang, M. -Q., Liu, S., Sun, Y., Xu, Y. -J. Waltzing with the Versatile Platform of Graphene to Synthesize Composite Photocatalysts. Chemical Reviews. 115, 10307-10377 (2015).
  14. Han, C., Zhang, N., Xu, Y. -J. Structural diversity of graphene materials and their multifarious roles in heterogeneous photocatalysis. Nano Today. 11, 351-372 (2016).
  15. Abdolhosseinzadeh, S. Bandgap Modulation of Graphene Oxide and Its Application in the Photocatalytic Deposition of Metallic Nanoparticles. , Sabanci University. Doctoral dissertation (2017).
  16. Abdolhosseinzadeh, S., et al. Fast and fully-scalable synthesis of reduced graphene oxide. Scientific Reports. 5, 10160(2015).
  17. Ma, Y., Wei, X. Determination of platinum in waste platinum-loaded carbon catalyst samples using microwave-assisted sample digestion and ICP-OES. AIP Conference Proceedings. 1829 (1), 020008(2017).
  18. Sevilla, M., Sanchís, C., Valdés-Solís, T., Morallón, E., Fuertes, A. B. Highly dispersed platinum nanoparticles on carbon nanocoils and their electrocatalytic performance for fuel cell reactions. Electrochimica Acta. 54, 2234-2238 (2009).
  19. de Sá, D. S., et al. Intensification of photocatalytic degradation of organic dyes and phenol by scale-up and numbering-up of meso- and microfluidic TiO2 reactors for wastewater treatment. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 364, 59-75 (2018).
  20. Kononova, O. N., Leyman, T. A., Melnikov, A. M., Kashirin, D. M., Tselukovskaya, M. M. Ion exchange recovery of platinum from chloride solutions. Hydrometallurgy. 100, 161-167 (2010).

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