Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

סינתזה בתיווך Microemulsion הפוכה של monometallic ובי-המתכתי המוקדם מעבר מתכת קרביד ניטריד חלקיקים

Published: November 27, 2015 doi: 10.3791/53147
Automatic Translation
1, 1
1Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology

Abstract

Microemulsion הפוך משמש לתמצת חלקיקי תחמוצת מתכת מוקדמת מעבר monometallic או מתכתיים בפגזי סיליקה microporous. אז חלקיקי תחמוצת מתכת במארז סיליקה הם carburized באווירה מתאן / מימן בטמפרטורות מעל 800 מעלות צלזיוס כדי ליצור חלקיקי קרביד מתכת מעבר המוקדם במארז סיליקה. במהלך תהליך carburization, פגזי סיליקה למנוע sintering של חלקיקי קרביד סמוכים בעת גם מונעים בתצהיר של פחמן משטח עודף. לחלופין, ניתן nitridized חלקיקי תחמוצת המתכת במארז סיליקה באווירת אמוניה בטמפרטורות מעל 800 מעלות צלזיוס כדי ליצור חלקיקי המתכת ניטריד מעבר המוקדם במארז סיליקה. על ידי התאמת הפרמטרים הפוכים microemulsion, העובי של פגזי סיליקה, ותנאי carburization / nitridation, יכולים להיות מכוון חלקיקי קרביד או ניטריד מעבר מתכת בגדלים שונים, יצירות,שלבי גביש nd. לאחר carburization או nitridation, פגזי סיליקה לאחר מכן הוסרו או באמצעות פתרון בטמפרטורת חדר המימי bifluoride אמוניום או 0.1-0.5 פתרון M NaOH ב40-60 מעלות צלזיוס. בעוד פגזי סיליקה הולכים ומתפוגגים, תמיכת שטח גבוהה, כגון פחמן שחור, ניתן להוסיף לפתרונות אלה כדי להשיג חלקיקי קרביד מתכת או ניטריד מעבר המוקדם נתמכים. אם אין תמיכת שטח פנים גבוה הוא הוסיף, אז יכול להיות מאוחסן חלקיקים כnanodispersion או centrifuged להשיג nanopowder.

Introduction

קרבידים מוקדם מתכת מעבר (TMCs) הם בעלות נמוכה, חומרי כדור ארץ-שפע שמפגינים יציבות תרמית ואלקטרוכימיים גבוהה, כמו גם פעילויות קטליטי ייחודיות. 1-3 בפרט, טונגסטן קרביד (WC) וקרביד מוליבדן (Mo 2 C) יש לי נחקר בהרחבה לדמיון הקטליטית שלהם לקבוצת מתכות פלטינה (PGMs). 4,5 בשל תכונות החיוביות אלה, TMCs זוהה כמועמדים להחלפת זרזי PGM יקרים במתעורר טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות, כגון המרה ביומסה, תאי דלק, וelectrolyzers. 6,7

על מנת למקסם את הפעילות הקטליטית, זרזים מסחריים כמעט תמיד מנוסחים כחלקיקי ultrasmall (קטרים ​​<10 ננומטר) מפוזרים על תמיכת שטח פנים גבוה, כגון פחמן שחור. 8 עם זאת, הסינתזה של TMCs דורשת טמפרטורות גבוהות יותר מאשר ~ 700 מעלות צלזיוס. זה מוביל לsintering הנרחב של nanoparticles (NPS), עודף בתצהיר פחמן משטח (קוק), והשפלה תמיכה תרמית. שני sintering החלקיק ולהוביל השפלה תמיכה לירידה באזורים פני חומר. בלוקים עודפים טומאת משטח תצהיר אתרי מתכת פעילה, אשר הוכח כדי להפחית או במקרים מסוימים למנוע את הפעילות הקטליטית של TMCs. 9,10 ככזה לחלוטין מאוד, המחקר הבסיסי של תגובתיות TMC מתבצע בעיקר על microparticles תפזורת או סרטים דקים עם דק מבוקר משטחים ולא על ננו TMC שטח פנים גבוה.

שיטות רבות פותחו לסנתז צירופים וTMC, אך שיטות אלה אינן מתאימות לסינתזת צירופים וTMC catalytically הפעיל. טכניקות הספגה רטובות מסורתיות משתמשות בפתרוני מלח מתכת ספוגים בתמיכת שטח פנים גבוה. על חימום, שיטות הספגה רטובות יכולות לחשוף את תמיכת זרז לתנאי carburizing הרסניים המובילים לתמוך השפלה. יתר על כן, sintering גלהיות מיתן רק בעומסי% WT נמוכים של המתכת על התמיכה, וזה גם לא ניתן לסנתז nanopowders TMC שאינו נתמך באמצעות הספגה רטובה. מספר שיטות חדשות יותר כרוכות בערבוב מבשר מתכת עם מבשר פחמן ויישום טכניקות חימום קונבנציונליים ובלתי קונבנציונליות. 11-18 פחמן עודף משמש למניעת sintering, אבל תוצאות זה עודף פחמן בפחמן משטח נרחב, מה שהופך את החומרים הללו לא מתאימים ליישומי קטליטי.

בשל אתגרים סינטטיים אלה, TMCs מסורתי נחקר כשיתוף זרזים 11 לPGMs, תומך זרז לPGMs, 19-22 או תומך לmonolayers PGM הפעיל. 23-25 ​​השיטה המוצגת כאן מציעה את היכולת לסנתז שני הלא-sintered ו- הופסק מתכת הצירופים וTMC כמו גם ניטריד מעבר המתכת (TMN) צירופים ועם גדלים מתכונן, שלבי גבישים, והרכב מתכתי. 26 השיטה המוצגת מציעה גם ability להשיג nanodispersions TMC או TMN או להפקיד את הצירופים וTMC וTMN על תמיכת זרז שטח פנים גבוה בטמפרטורת חדר, וכך מקלים השפלה תמיכה תרמית. שיטה זו ולכן הוא מתאים ליישומי קטליטי עצמאיים של TMC וTMN צירופים ו, הפיתוח של TMC המתקדם multimetallic וצירופים וTMN, או יישומים אחרים הדורשים גדלים של חלקיקים דק מבוקרים ומשטחים. 26

השיטה המוצגת כאן משתמשת בפרוטוקול שלושה צעד לסנתז TMC וצירופים וTMN. בשלב הראשון, microemulsion הפוך (RME) משמש לצירופי ותחמוצת מעיל מתכת מעבר המוקדם (TMO) בnanospheres סיליקה. התחליב הוא הוכן על ידי פיזור טיפות מים במדיום פולרי באמצעות חומרים פעילי שטח nonionic מסחרי. אז הצירופים וTMO-כמוס סיליקה נתונים לאו carburizing או טיפולי חום nitridizing. כאן, סיליקה מונעת sintering חלקיק בטמפרטורות גבוהות, ובמקביל לאפשר גזים תגובתי לנטרל לtהוא TMO צירופים ולהמיר אותם לTMC או הצירופים וTMN. בשלב האחרון, פגזי סיליקה יוסרו או באמצעות טיפול חומצי או בסיסי להשיג nanodispersions TMC או TMN שיכול להיות מפוזר על תמיכת שטח פנים גבוה, כגון פחמן שחור.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. סינתזה של monometallic כמוס-סיליקה או בי-מתכתיים Metal Oxide חלקיקים

  1. הכן את microemulsion ההפוך
    1. להוסיף 240 מיליליטר של n-heptane נטול מים לL נקי, תנור מיובש 1 סיבוב בקבוק תחתון (RBF) המכיל בר ומערבבים מגנטי מיובש בתנור באמצעות גליל נקי, מיובש בתנור סיים.
    2. להוסיף 54 מיליליטר של polyoxyethylene (4) אתר אוריל לn-heptane תחת ערבוב מתמיד.
      הערה: בגלל הצמיגות הגבוהה ומתח הפנים נמוכים של חומרים פעילי שטח זה, יש להשתמש במזרק נקי, יבש 60 מיליליטר להשיג כרכים מדויקים במקום גליל סיים.
    3. להוסיף 7.8 מיליליטר של ultrapure, מים ללא יונים (DI) תחת בחישה מתמדת בעזרת פיפטה. חותם את RBF עם פקק גומי ושעוות Parafilm. בואו RME לערבב במשך לפחות 10 דקות.
    4. להוסיף 0.1-0.5 מיליליטר של הכיתה מגיב NH 4 OH לתחליב אם הוא רצוי כדי לצמצם את זמן הידרוליזה.
      הערה: מבשרי alkoxide מתכת חלק הידרוlyze לאט ב- pH הניטרלי. בואו RME לערבב לפחות עוד 10 דקות לאחר הוספת NH 4 OH. כדוגמא מייצגת, הוספת 0.5 מיליליטר של NH 4 OH מומלץ לסינתזות מעורבות טיטניום (IV) isopropoxide.
  2. הכן מבשר alkoxide מתכת, אלכוהול, וn-heptane פתרון
    1. חבר, RBF 250 מיליליטר מיובש בתנור נקי לקו Schlenk ומיושר עם חנקן. לחלופין, מקום, RBF 250 מיליליטר מיובש בתנור הנקי לתא כפפות חנקן יבש.
    2. להוסיף 12 מיליליטר של 5% w / isopropoxide טונגסטן נ (WIPO) בisopropanol באמצעות מזרק נקי ויבש. בשלב זה, ניתן גם להוסיף alkoxides מתכת אחרת, כגון טנטלום isopropoxide (V) (TaIPO), מוליבדן isopropoxide (V) (MoIPO), ניוביום isopropoxide (V) (NbIPO), טיטניום (IV) isopropoxide (TiIPO), ניקל methoxyethoxide (II) (NiMEO), קובלט (II) isopropoxide (CoIPO), וכו '
      ניתן לרכוש alkoxides מתכת מסחרי או מסונתז על ידי התוספת של anhydro: הערהשלנו אלכוהול למלח כלוריד המתכת המתאים באמצעות קו Schlenk כפי שתואר במקום אחר. (זהירות: סינתזת alkoxide מתכת ממשחררת כלוריד מתכת HCl גזים וחייבת להתבצע במנדף מאוורר היטב) 27
    3. באמצעות צינורית נקייה, מיובש בתנור, להעביר 120 מיליליטר של n-heptane נטול מים לRBF 250 מיליליטר המכיל את פתרון alkoxide המתכת
  3. באמצעות צינורית נקייה, מיובש בתנור, להעביר את פתרון המתכת alkoxide-אלכוהול-n-heptane לRME תחת בחישה מתמדת במשך התקופה של 10 דקות.
    הערה: alkoxides מתכת המגיב בתקיפות במים, כגון טלור (IV) isopropoxide, נדרש קצב ירידה מבחינת הרבה יותר איטי מבנוסף. הפתרון הסופי צריך להיות ברור אופטי ללא קשר למבשר alkoxide המתכת המשמש, אבל יכול להיות בצבעים שונים בהתאם לalkoxides המתכת המשמשת ומצבי החמצון שלהם. נציין כי אם התחליב הוא שקוף או שקוף תלוי בגודל חלקיקיםבעוד הצבע תלוי במצב חמצון מתכת.
  4. לאחר 4 שעות, להשתמש במזרק נקי ויבש כדי להזריק 1.4 מיליליטר של הכיתה מגיב NH 4 OH לdropwise הפתרון. לאחר מכן, באמצעות מזרק אחר נקי, יבש, להזריק 1.2 מיליליטר של orthosilicate tetraethyl כיתה מגיב dropwise (TEOS).
    הערה: הידרוקסיד הנתרן (NaOH) לא אמורה לשמש כפי שהוא יכול להוביל לציפוף של פגזי סיליקה במהלך carburization / nitridation ולגרום לזיהומי נתרן בסריג של חלקיקים הסופיים. 4 OH NH שיורי מצד השני מתפרק בנוחות במהלך הטיפולים החום.
  5. לאחר 16.5 שעות, להסיר את פקק הגומי ולהשתמש גליל נקי, יבש סיים להוסיף 300 מיליליטר של מתנול לפתרון תחת ערבוב מתמיד.
  6. לאחר 10 דקות של ערבוב, להסיר את סרגל מערבבים ולאפשר הפתרון ליישוב.
    הערה: יהיו שני שלבים הנוכחיים נוזליים: שלב עליון heptane עשיר ושלב נמוך מתנול העשיר. O המתכת במארז סיליקהחלקיקי xide, המיועדים כx 2 / MO SiO יהיו משקעים לתחתית של הבקבוק מהשלב נמוך יותר.
  7. אחרי שעה 1, למזוג שלבי הנוזל לתוך מיכל פסולת אורגני ולאסוף את השלב המוצק x 2 / MO SiO בצינורות צנטריפוגה 50 מיליליטר נקיים.
    הערה: אם צינורות פוליפרופילן או צנטריפוגות הקלקר נמצאים בשימוש, נמהר לא יכול להיות מאוחסן לטווח ארוך במצב זה כheptane השייר יתמוסס לאט צינור צנטריפוגות, גורם לו להאריך. יתר על כן, NH שייר 4 OH וTEOS יכולים לגרום SiO 2 להמשיך לצמוח מעבר למה שרצוי.
  8. צנטריפוגה שלב x 2 / MO SiO ב2,056 XG במשך 5 דקות, ואז למזוג supernatant למכל פסולת אורגני.
  9. להוסיף 10-30 מיליליטר של אצטון לכל צינור צנטריפוגות 50 מיליליטר ולפזר את האבקה לתוך אצטון ידי ניעור או sonicating. זה מסייע בהסרה פעילי שטח עודף לפני calcination.
  10. Centrifugדואר תערובת x ואצטון SiO 2 / MO בXG 4626 עבור 10 דקות ולאחר מכן למזוג supernatant למכל פסולת אורגני. לאפשר ג'ל x 2 / MO SiO לייבוש למשך הלילה.

2. טיפול בחום של אבקה המסונתזת

הצהרת זהירות: מימן, מתאן, וגז האמוניה מאוד דליקה. גז אמוניה הוא רעיל. דליפה בדיקה יסודית צריכה להתבצע לפני כל הטיפולים החום, ויש לבצע את הטיפולים בתנור קוורץ-צינורי כל הזמן במנדף מאוורר היטב עם bubbler שמן ביציאת הגז. כל בלוני הגז צריכים להיות מצוידים בarrestors להבה ומאוחסנים הרחק מהתנור. אם נדרש בתקנות חוק או מוסדי, גז אמוניה עודף יש בועות בנפח גדול של מים וגם מושלכים כפסולת בסיס או לנטרל לפתרון כלוריד pH 7 אמוניום באמצעות HCl.

  1. Calcination של powde x SiO 2 / MOr באוויר
    1. לרסק את SiO 2 / ג'ל x MO המיובש לאבקה דקה באמצעות סרגל מערבבים כוס או מכתש ועלי. שים את האבקה בסירות כור היתוך אלומינה ועומס לכבשן קוורץ-צינור.
    2. שימוש בשיעור חימום / דקה 2 מעלות צלזיוס, תתכלה אבקת x 2 / MO SiO תחת אוויר 100 SCCM ב 450 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. זה מסיר את כל שטח השיורי וגם מגדיל את microporosity של פגזי סיליקה. לאחר התנור מתקרר, להסיר את אבקות calcined SiO 2 / MO x וחנות בתנאי סביבה.
  2. Carburization של אבקת x 2 / MO SiO בתא / אווירת מימן
    1. טען את אבקת x SiO 2 / MO calcined לסירת כור היתוך אלומינה לא מזוגגת והמקום לתוך תנור קוורץ-צינור. רוקן את תנור קוורץ-צינור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר חמצן. לבצע בדיקת דליפה על ידי ריסוס כל המפרקים עם מים וסבון.
    2. שימוש2 ° שיעור חימום / דקת C, carburize אבקת x 2 / MO SiO תחת 120 SCCM של מימן ו -33 SCCM של מתאן ב 850 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות כדי ליצור SiO 2 x / MC.
    3. לאחר 4 שעות, לעצור את הזרימה של מתאן ולהחזיק את האבקה ב 850 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 במרחק של 120 SCCM של מימן כדי לחפש כל פחמן משטח עודף.
    4. לאפשר התנור להתקרר לטמפרטורת חדר לאט מתחת 120 SCCM של מימן. לאחר מכן, לשטוף את התנור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר מימן.
    5. לזרום 95 SCCM של חנקן ו -5 SCCM של אוויר מעל האבקה לשעה 3 לpassivate לאט קרבידים לפני החשיפה לאוויר.
    6. הסר את SiO 2 / אבקת x MC מהתנור והחנות בdessicator ואקום או בתא כפפות חנקן יבש כדי למנוע חמצון בכמות גדולה לטווח הארוך של חלקיקי קרביד המתכת באוויר.
  3. Nitridation של אבקת x 2 / MO SiO באווירת אמוניה
    1. לואהד אבקת calcined SiO 2 / MO x לסירת כור היתוך אלומינה והמקום לתוך תנור קוורץ-צינור.
    2. רוקן את תנור קוורץ-צינור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר חמצן.
    3. שימוש בשיעור חימום / דקה 2 מעלות צלזיוס, nitridize אבקת SiO 2 / MO x תחת אמוניה 100 SCCM ב 800 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות כדי ליצור x SiO 2 / MN.
    4. לאפשר התנור להתקרר לאט לטמפרטורת חדר. לאחר מכן, לשטוף את התנור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר אמוניה.
    5. לזרום 95 SCCM של חנקן ו -5 SCCM של אוויר מעל האבקה לשעה 3 לpassivate לאט nitrides לפני החשיפה לאוויר.
    6. הסר את אבקת x 2 / MN SiO מהתנור והחנות בdessicator ואקום או בתא כפפות חנקן יבש כדי למנוע חמצון בכמות גדולה לטווח הארוך של חלקיקי המתכת ניטריד באוויר.

3. הסרת פגזי סיליקה ותמיכה ננוחלקיקים

הצהרת זהירות: bifluoride אמוניום (ABF) היא רעילה מאוד. יש לטפל בזה רק במנדף מאוורר היטב תוך שימוש בציוד מגן אישי מתאים, כוללים כפפות גומי בוטיל-, מגן פנים, וחלוק מעבדת HF-עמיד עם שרוולי HF-עמיד. לא צריכים לשמש זכוכית וציוד מעבדה מתכת בעת טיפול ABF.

  1. פירוק סיליקה באמוניום Bifluoride לCarbides חומצה-יציב המתכת וnitrides (כגון שירותים וW 2 N)
    1. לשקול את 200 מ"ג של 2 x / MC SiO או SiO 2 x / MN ולשים במכל פוליפרופילן סגר 30 מיליליטר עם בר ומערבבים מגנטי מצופה טפלון.
    2. אם הוא רצוי כדי לתמוך בחלקיקים על תמיכת זרז שטח פנים גבוה, כגון פחמן שחור או צינורות פחמן, שוקל את החומר ולהוסיף אותו למכל פוליפרופילן סגר.
      הערה: המסה שקלה את יהיו תלויה בטעינה הרצויה של חלקיקים על התמיכה בדואר. עבור תומך זרז שאינם יציבים בABF, כגון אלומינה, ניתן להוסיף התמיכה לאחר סיליקה הוסרה וABF מנוטרל. אם אין תמיכה נוספת, יתקבל nanodispersion.
    3. להוסיף 20 מיליליטר של מים DI ultrapure ולהתחיל ערבוב כדי ליצור השעיה. לחלופין, להוסיף 20 מיליליטר של 20% WT פתרון ABF שהוכן מראש.
    4. לשקול את 5 גרם של ABF ולאחר מכן להוסיף לתערובת המרגשת. ברגע שהוסיף, לאטום את מיכל פוליפרופילן.
      הערה: פירוק ABF במים הוא אנדותרמית, כך הטמפרטורה של הפתרון תהיה ירידה.
    5. כדי להבטיח פירוק של סיליקה ופיזור טוב של חלקיקים על תמיכת זרז מלא, לעצור את התגובה לאחר 16 שעות על ידי הוספת כיתה מגיב NH 4 OH dropwise לנטרל את פתרון ABF לpH של 6-7. זהירות: תגובה זו היא אקסותרמית.
    6. רוקן את התערובת לנטרל לתוך צינור צנטריפוגות ו צנטריפוגות ב2,056 XG במשך 10 דקות.
    7. רוקן את Supernatant למכל פסולת בסיסי (כדי להבטיח נטרול סך הכל) וredisperse אבקת הזרז ב 20 מיליליטר של מים DI ultrapure.
    8. צנטריפוגה ב 4626 XG במשך 10 דקות, לבטל את supernatant, ולעשות שטיפת מים DI אחד סופית 20 מיליליטר. עד 12850 XG עשוי להידרש לחלקיקים שאינם נתמכים.
    9. ייבש את האבקה תחת ואקום ולאחר מכן לאחסן בdessicator ואקום או תא כפפות חנקן יבש כדי למנוע חמצון בכמות גדולה לטווח הארוך של חלקיקי קרביד מתכת או ניטריד.
  2. פירוק סיליקה בסודיום הידרוקסיד לCarbides אלקליין-יציב וnitrides (כגון טק וTa 3 N 5)
    1. לשקול את 200 מ"ג של 2 x / MC SiO או SiO 2 x / MN ולהכניס לRBF זכוכית 50 מיליליטר עם בר ומערבבים מגנטי. לשקול את ולהוסיף תמיכת זרז אם תרצה בכך.
    2. להוסיף 30 מיליליטר של לפחות 0.1 פתרון NaOH המימי M. צרף הקבל לRBF או לאטום עם פקק גומי ושעוות Parafilm.
    3. חום ב 60 מעלות צלזיוס מתחת ערבוב מתמיד במשך 16 שעות. לאחר קירור, צנטריפוגה הפתרון ב2,056 XG במשך 10 דקות.
    4. רוקן את supernatant לתוך מיכל פסולת בסיסי וredisperse אבקת הזרז ב 20 מיליליטר של מים DI ultrapure.
    5. צנטריפוגה ב 4626 XG במשך 10 דקות, לבטל את supernatant, ולעשות שטיפת מים DI אחד סופית 20 מיליליטר. עד 12850 XG עשוי להידרש לחלקיקים שאינם נתמכים.
    6. ייבש את האבקה תחת ואקום ולאחר מכן לאחסן בdessicator ואקום או תא כפפות חנקן יבש כדי למנוע חמצון בכמות גדולה לטווח הארוך של חלקיקי קרביד מתכת או ניטריד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בשלב הראשון של הפרוטוקול, המטרה היא לתמצת monometallic או צירופים ותחמוצת מתכת מעבר בי-מתכתיים (TMO) בתוך תחומי סיליקה microporous. איור 1 מציג תמונות שצולמו מסינתזות נציג לפני ואחרי משקעים עם מתנול. שתי תוצאות מורפולוגיות שחזור נצפו במהלך שלב זה המופיעים להיות תלוי במתכות המשמשות בסינתזה: הצירופים וTMO יכול להיות מצופה ביחידות עם כדור סיליקה (איור 2b) או צירופים וTMO המרובים יכול להיות מצופה בתחום סיליקה אחת (איור 2 א). הצירופים וTMO ביחידים מצופים נצפו לסינתזות באמצעות Ti, Ta, וNb, בעוד הצירופים וTMO להכפיל מצופה נצפו למו וW. אפשר לסנתז מתכות אלה גם בניסוחי ביחידים מצופים על ידי ביצוע alkoxide המתכת תוצאות הידרוליזה במוגבהת pH. טבלת 1 פרטים לשליטה גודל חלקיקים והרכב באמצעות RME.אנו משערים כי ב- pH הגבוה, שיעור צמיחת NP הוא גבוה יותר, וצירופים וגדולים יותר יכולים בקלות רבה יותר nucleate צמיחת SiO 2 תחום (איור 6 ג, ד). ב- pH הנמוך, alkoxides מתכת מסוימת hydrolyze לאט מאוד, וכתוצאה מכך גרעיני TMO ultrasmall שסופו של הדבר להיות מוטבע בSiO 2 כדורים (איור 6 א, ב).

הרכב המתכת של הצירופים וTMO נשלט על ידי alkoxides המתכת הוסיף לRME ואם הם מעורבבים יחד (כפי שהוצגו בפרוטוקול נתון) או הוסיפו ברצף. לדוגמא, TaIPO יכול להיות מעורבב עם WIPO וheptane לפני הזרקה לתוך RME, או TaIPO / תערובת heptane יכולה להיות מוזרקת לתוך שעות RME 4 לאחר תערובת WIPO / heptane כבר הזריקו ואפשרה לhydrolyze.

משתנים רבים יש לקחת בחשבון כדי לשלוט על הגודל של הצירופים וTMO. הקבוצה הראשונה של משתנים היא הבחירה של החומרים פעילי השטח ושלב הנפט. כאן, המים / n-heptanדואר מערכת / Brij-L4® נבחרה בשל חלונו הרחב יציבות והיכולת לסנתז חלקיקים קטנים מאוד. לחלופין, ניתן להשתמש במים / n-heptane / Igepal CO-520® אם הצירופים וTMO גדולים יותר הם רצויים, כפי שמוצגים באיור 3. לחלופין, ניתן לשנות את השיעורים של התגרענות לעומת צמיחה על ידי הוספת NH 4 OH לRME לפני המתכת בנוסף alkoxide, וכתוצאה מכך צירופים וגדולים יותר, כפי שמוצג באיור 6 ג, ד, ו   המפורטים בטבלה 1. ברגע שמערכת RME נבחרה, הקבוצה הראשונה של משתני שליטה גודל TMO ניתן לקבץ יחד כפרמטרי שליטת RME. אלה כוללים את המים: יחס שטח, שמן: יחס מים, שמן: יחס שטח, טמפרטורה של RME, והמידה של ערבוב הסעה. פרמטרים אלה מכתיבים את גודל טיפות מים על תנאי, קרבתם זה לזה בתחליב, polydispersity הממוצע שלהם,ד שיעורי גיבוש אגל והפרדה.

הקבוצה הסופית של משתנים המשפיעים על גודל TMO NP יכולה להיות מסווגת כפרמטרי שליטת הידרוליזה alkoxide המתכת. אלה כוללים את alkoxide המתכת: יחס טוחנת מים, את משך זמן alkoxide המתכת מותר hydrolyze לפני ביצוע ציפוי סיליקה, את ה- pH של טיפות מים, הטמפרטורה, ושיעור תוספת alkoxide המתכת למערכת RME.

סופו של דבר, מטרתה של שיטה זו היא לייצר חלקיקים שאינם sintered ו- הופסק מתכת TMC וTMN (המכונים צירופים וTMCN לנוחות). קבלת תוצאה זו תלויה בסינתזת ציפוי סיליקה microporous עם יציבות תרמית גבוהה שהיא גם מעכב את sintering של חלקיקי TMC וTMN. כדי להשיג תוצאה זו, יש שני סטים של משתנים שיש לקחת בחשבון: משתנים המשפיעים על שליטה על יציבות התרמית של סיליקה, ומשתנים המשפיעים על שליטת di גודל חלקיקי TMCNstribution (PSD).

על חימום, סיליקה microporous יכולה לעבור לשלבים צפופים וסופו של דבר לקוורץ, שהופכת אותו קשה להשיג צירופים וTMCN שלב טהור והוא יכול לעשות הסרת סיליקה מאתגרת יותר. כדי למקסם את יציבות התרמית של ציפויי סיליקה, זה נצפה כי pH גבוה נדרש במהלך הידרוליזה TEOS ושהצירופים וSiO 2 / TMO יש זירז מRME באמצעות מתנול בניגוד לסוכנים מזרזים נפוצה אחרים כגון אצטון או isopropanol. איור 4 מראה diffractograms רנטגן האבקה (PXRD) של carburized SiO 2 / WO חומרי x עם ציפוי סיליקה מבוצע בערכי pH שונים תוך איור 5 מראה PXRD diffractograms של 2 / WO x חומרי SiO carburized עם ציפוי סיליקה מבוצעת ב אותו pH אבל זירז עם שלושה ממסים שונים. הידרוליזה TEOS בpH הגבוה הוכחה להוביל למספר גבוה של undercoordinאתרי Q2 Q3 וated, וכתוצאה מכך micropore נפח גבוה יותר. 28 השפעת הסוכן המזרז על יציבות תרמית סיליקה הוא הבינה היטב, אבל תמונות TEM מציעות שהפתתה עם מתנול מובילה לflocs SiO 2 / TMO פחות מצטבר בהשוואה עם אצטון וisopropanol (תוצאות לא מוצגות). אנו מוצאים תמיכה להשערה זו מתמונות TEM של 2 / flocs TMO SiO זירז עם פחות מהכמות המומלצת של מתנול בהליך. לסינתזות flocculated עם פחות מתנול, flocs מופיע מצטבר יותר וסיליקה היא פחות יציבה, מעבר לתחומים כמו קוורץ-בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר כאשר מתנול העודף משמש במהלך שלב הפתתה (תוצאות לא מוצגות).

TMCN PSD נשלט על ידי הגודל של הצירופים וTMO הראשוניים, כמו גם ננו-מבנה סיליקה. בתאוריה, אם sintering TMCN יכול להיות מיתן באופן מלא על ידי פגזי סיליקה בתנאי carburizing / nitridizing, אז TMCNPSD יהיה בשליטה מלאה של PSD TMO הראשוני, מותאם על ידי ההבדל בין הצפיפות, הסריג הראשוני התייבשות אמורפי TMO וTMC גבישים הסופי או סריג TMN. תוצאה כזו הושגה באופן הדוק על ידי שימוש בפגזי סיליקה עבים עם דוגמאות מייצגות המוצגות באיור 6 ג, וד.

אם sintering לא מיתן באופן מלא, ולאחר מכן את TMCN PSD הסופי יהיה בשליטה שני PSD TMO הראשוני וציפוי סיליקה. זה נכון במיוחד לציפוי סיליקה דק או 1-2 צירופים וTMO ננומטר ultrasmall שיכול בקלות רבה יותר מפוזר בתוך ציפוי סיליקה. דוגמא נציג מוצגת באיור 6 א ו6b. כאן, נעשה שימוש באותו PSD TMO 1-2 ננומטר הראשוני, אך ציפוי סיליקה משתנה בין 50 ננומטר ל -35 ננומטר. בציפוי סיליקה העבה, sintering הוא מיתן וPSD TMC 1-2 ננומטר מתקבל אילו בציפוי סיליקה הדק, sintering הוא רק מיתן באופן חלקי ו2-3 תוצאות TMC PSD ננומטר. שים לב שחלק sintering נמצא על פני השטח של סיליקה תחומי פוסט-carburization, שאנו מייחסים לצירופי ומשטח-גבול קטן TMC שיכול רוחבי מפוזר על פני השטח של תחומים סיליקה והדיבקוק.

לאחר carburization, זה נצפה כי לצירופים וTMCN להכפיל המצופים, ציפוי סיליקה להישאר כדורי עם sintering המינימלי של סיליקה (איור 6 א ו6b). לעומת זאת, לצירופים וTMCN ביחידים המצופים, ציפוי סיליקה דבקוק יחד (איור 6 ג ו6d). אנו משערים כי צירופים וTMCN להכפיל המצופים לספק שלמות מבנית לתחומים סיליקה בטמפרטורות גבוהות, מניעת sintering של תחומים סיליקה. אמנם זה לא במקרה של הצירופים וTMCN ביחידים מצופים, sintering של תחומים סיליקה לא נצפה לעכב את היכולת של ציפויי סיליקה לשני למנוע sintering של הצירופים וTMCN בעת גם מאפשר carburizing או nitridizing מולקולות גז כדי לפזר אותם (איור 6 ג ו6d). diffractograms PXRD נכלל באיור 8 לחלקיקי קרביד מעבר מתכת המוקדם וניטריד שונים של monometallic וheterometallic בגדלים שונים.

פירוק של הצירופים וTMCN על פחמן שחור (CB) מוביל כגון וולקן XC-72r למפוזר היטב, נתמך צירופים. תוצאת נציג מוצגת באיור 7 ג. לחלופין, אם אין תמיכה נוספת, השעיה nanodispersion שחורה מתקבלת כפי שמוצגת באיור 7 א. מכיוון שאין משטח ייצוב סוכנים מתווספים במהלך או לאחר הפירוק, הצירופים וTMCN ליצור אגרגטים קטנים בפתרון, למשל נציג שמוצג באיור 7 ב.

נפח (מיליליטר)
תוצאה ניסיונית מבשרים 4 OH הראשוני NH (מיליליטר) 4 OH הסופי NH (מיליליטר) TEOS (מיליליטר)
1-2 ננומטר בב"ש W (VI) הנפקה (5% w / v) 12 0 2.7 1.2
2-3 ננומטר בב"ש W (VI) הנפקה (5% w / v) 12 0 1.4 0.6
6-8 ננומטר בב"ש W (VI) הנפקת תוצרת בית (5% w / v) 12 0.4 1.4 1.6
7-10 ננומטר בב"ש W הנפקת תוצרת בית (IV) (6.5% w / v) 8.8 1.4 1.4 1.6
9-13 ננומטר בב"ש W הנפקת תוצרת בית (IV) (6.5% w / v) 10.2 1.4 1.4 1.6
4-6 ננומטר Ti 0.1 W 0.9 C W (VI) הנפקה (5% w / v) 10.8 0.7 1.4 0.6
Ti (IV) הנפקה (5% w / v) 0.7
7-10 ננומטר (W ניקל 0.3 0.7) 2 C W (VI) הנפקה (5% w / v) 8.4 0.4 1.4 0.6
Ni (II) MEO (5% w / v) 1.4

טבלת 1:. שליטה גודל חלקיקי TMC ידי שליטה הפרמטרים RME * NH 4 OH הראשוני הוא אם NH 4 OH נוסף לתחליב לפני הידרוליזה alkoxide המתכת תוך 4 OH NH הסופי הוא הסכום הכולל של NH 4 OH נוכחי בתחליב לפני TEOS מוזרקת.

איור 1
איור 1: Repres תמונות entative של סינתזות RME מכילות SiO 2 צירופים / TMO מייד לפני (- C) ואחרי (ד, ו) התוספת של 300 מיליליטר של מתנול. (א) מראה סינתזה של SiO 2 / WO x, (ב) מראה SiO 2 / מו 0.06 W 0.94 O x סינתזה, ו- (ג) מראה SiO 2 / מו 0.54 W 0.46 O x סינתזה תוך (D) ו (ה) מראה זוויות צפייה שונות של SiO 2 / WO x הסינתזה לאחר התוספת של מתנול. (ד) ו- (ה), השלב העליון הוא השלב הנוזלי heptane-עשיר, השלב הנוזלי הנמוך הוא מתנול עשיר, ובתחתית של הבקבוק הוא SiO 2 / WO x flocs. להדפיס מחדש באישור התייחסות 26.

תמיד "> איור 2
איור 2: תמונות הנציג TEM של () להכפיל מצופה WO x צירופים ובתוך SiO 2 התחומים ו( ב ') ביחידות מצופים Ta 0.3 W 0.7 O הצירופים וx בתוך SiO 2 התחומים. הברים בקנה מידה הם בננומטרים. שונה מהתייחסות 26.

איור 3
איור 3: נציג תמונות TEM של SiO 2 / WO x מסונתז בתנאים זהים שתוארו בהליך, אלא עם 60 מיליליטר של Igepal® CO-520 במקום 54 מיליליטר של שטח Brij®-L4 סרגל קנה המידה הוא בננומטרים.. שונה מהתייחסות 26.

איור 4 איור 4: diffractograms PXRD נציג של SiO 2 / WO x מצופה בערכי pH שונים Carburizations נערך ב835 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות תחת 21% CH 4 / H 2 ומוצגים לחומרים מצופים באמצעות ה- pH של (א) 10. , (ב) 10.5, (ג) 10.9, ו( ד ') 11.1. הסינתזות נמוכות pH (A ו- B) יש סיליקה כמו קוורץ (מסומנת בשיא החד על 22 מעלות) ושלבי קרביד מרובים תוך סינתזות pH הגבוה (C ו- D) יש שיא רחב במרכז על 22 מעלות, מעיד על אמורפי סיליקה, וחד פאזיים צירופים ושירותים במרכז-עוקב-פניה. להדפיס מחדש באישור התייחסות 26.

איור 5
איור 5: מחקרי השפעת המשקעים מרכך על ידי יחסי ציבורecipitating SiO 2 / WO X או Y O SiO 2 ר x / מו 1-X עם מתנול (), (ב) אצטון, ו- (ג) איזופרופיל. כל החומרים היו שטופים עם אצטון לאחר משקעים. Diffractograms PXRD הוא לתפקיד carburization-חומרים וכתוצאה ב835 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות תחת 21% CH 4 / H 2. להדפיס מחדש באישור התייחסות 26.

איור 6
איור 6: נציג תמונות TEM וHAADF-גזע של () 1-2 ננומטר SiO 2 ההודעה carburization-, (ב) 2-3 ננומטר SiO 2 / צירופים ושירותי פוסט-carburization צירופים / מקלחת, (ג) 7-10 ננומטר SiO צירופי 2 / שירותים פוסט-carburization, (ד) 9-13 ננומטר SiO 2 צירופים / שירותים פוסט-carburization. הברים בקנה מידה הם בננומטרים. Modifieד מהתייחסות 26.

איור 7
איור 7: (א) תמונות של nanodispersion WC משושה מפוזרת במים על 7.5 מ"ג / מ"ל לפני ואחרי שלושה שבועות של ישיבה בתנאי הסביבה עומדים, תמונת HAADF גזע נציג nanopowder β-WC שאינו נתמך (ב), (ג ) תמונת HAADF גזע נציג של β-WC צירופים ונתמך על פחמן שחור ב 25% WT. הברים בקנה מידה הם בננומטרים. שונה מהתייחסות 26.

איור 8
איור 8: diffractograms PXRD של monometallic-כמוס סיליקה וקרבידים heterometallic מעבר המוקדם מתכת וnitrides בגדלים שונים. כל TMNs היו nitridized תחת 100 SCCM NH 3ב 800 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות. 2-3 ננומטר SiO 2 / W 2 C היה מסונתז ב775 מעלות צלזיוס מתחת 18% CH 4 / H 2 ל -4 שעות בזמן שכל <3 ננומטר הצירופים וTMC היו מסונתזים ב835 מעלות צלזיוס מתחת 21% CH 4 / H 2 . הצירופים וTMC הגדולים היו מסונתזים ב 900 מעלות צלזיוס מתחת 21% CH 4 / H 2. שונה מהתייחסות 26.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הליך לסינתזת ננו-חלקיקים, קרביד אינו sintered הופסק מתכת מעבר המתכת וניטריד עם גדלים ומבנה מתכונן מוצג כאן 26 צעדים קריטיים בשיטה כוללים:. באמצעות RBF ללא לחות להכיל מבשר alkoxide המתכת המדולל, הימנעות אלקלי מתכת זיהומים במהלך כל השלבים, מזרז RME עם מתנול העודף בניגוד לאצטון או isopropanol, ביצוע בדיקה נאותה לפני דליפת Carburizing או nitridizing הרכיבים, והשימוש נכון PPE בעבודה עם bifluoride אמוניום.

השיטה יכולה להיות שונה במספר תחומים. PSD TMO יכול להיות מותאם באמצעות מערכות שונות RME, מים שונים: יחסים פעילי שטח, alkoxide שונה מתכת: יחסי מים, ערכי pH שונים, ופעמים הידרוליזה שונות. ניתן להשפיע TMCN PSD על ידי מניפולציה של PSD TMO מתחיל כמו גם על ידי הוספת כמויות שונות של NH 4 OH וTeos, באמצעות TEO שונהפעמים S הידרוליזה, וטמפרטורות carburization / nitridation שונים באמצעות. שלב טוהר גבישים של הצירופים וTMCN ניתן להשפיע באמצעות טמפרטורות שונות ומהירויות האמצע שונות של גזי carburizing / nitridizing. ההרכב של הצירופים וTMCN יכול להיות מותאם על ידי שימוש בכל alkoxide מעבר מתכת המוקדם hydrolysable, מוביל למגוון גדול של הצירופים וTMC וTMN multimetallic פוטנציאל שיכול להיות מסונתז בשיטה זו.

טכניקה זו היא מתאימה ביותר עבור יישומים של TMC וTMN צירופים הדורשים חלקיקים שאינם sintered בגדלים דק מבוקרים שגם תערוכה משטחי מתכת הופסקה. טכניקה זו היא מתאימה גם לקלות שבה מגוון רחב של הצירופים וTMC וTMN multimetallic אפשר לנסח. הטכניקה היא מוגבלת על ידי יציבות התרמית של ציפויי סיליקה. לא יכולים להיות מסונתזים TMC וTMN צירופים הדורשים טמפרטורות carburization או nitridation בעודף של 1,000 מעלות צלזיוס סבירה על ידי זה נפגשהוד בשל קריסת התרמית של microporosity סיליקה בטמפרטורות קיצוניים. הטכניקה מוגבלת גם לTMC וTMN צירופים וכי הם יציבים בכל bifluoride אמוניום או פתרונות בסיסיים כמו גם חומצי או טיפול בסיסי נדרש כדי להסיר את ציפוי סיליקה לאחר carburization / nitridation.

עם כל כבוד לשיטות קיימות לסנתז צירופים וTMCN, שיטה זו היא ייחודית ביכולתה למתן את שני sintering החלקיק ועודף בתצהיר טומאת המשטח בו-זמנית. זה גם ייחודי ברבגוניות שלו לסינתזת מגוון רחב של צירופים וTMCN monometallic וmultimetallic, הדורש רק שמבשר alkoxide hydrolysable מוקדם מעבר מתכת ניתן לרכוש או מסונתז. למרות ששיטה זו היא מורכבת יותר מסינתזות רטובה הספגה סטנדרטית, היא מאפשרת לא sintered והצירופים וTMCN להיות טעון על תמיכת שטח פנים גבוה בטמפרטורת חדר ובכל טעינת% WT-רצוי הופסק מתכת. באני רטובסינתזות mpregnation, תומכות הזרז חייבים להיות חשופות לתנאי carburizing, שהובילו להשפלת התרמית שלהם, והעמסות% WT נמוכות יש להשתמש כדי למתן sintering חלקיק מוגזם.

כיוונים עתידיים לאחר שנודע בטכניקה זו כוללים בדיקה של יצירות multimetallic אחרות, RME האחר או מערכות סול-ג'ל, באמצעות ציפוי קרמי אחר מאשר סיליקה כמו אלומינה, גזי carburization וnitridation, ובאמצעות מבשרי גז תגובתי אחרים האכלה-שיתוף להפוך לborides דוגמא או phosphides.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
n-heptane Sigma-Aldrich 246654
polyoxyethylene (4) lauryl ether Sigma-Aldrich 235989 Brij® L4
tungsten (VI) isopropoxide Alfa Aesar 40247 W(VI)IPO
tungsten (VI) chloride Sigma-Aldrich 241911 To prepare W(VI)IPO, homemade
tungsten (IV) chloride Strem Chemicals 74-2348 To prepare W(IV)IPO, homemade
tantalum (V) isopropoxide Alfa Aesar 40038 Ta(V)IPO
niobium (V) isopropoxide Alfa Aesar 36572 Nb(V)IPO
nickel (II) methoxyethoxide Alfa Aesar 42377 Ni(II)MEO
titanium (IV) isopropoxide Sigma-Aldrich 87560 Ti(IV)IPO
molybdenum (V) isopropoxide Alfa Aesar 39159 Mo(V)IPO
molybdenum (V) chloride Sigma-Aldrich 208353 To prepare Mo(V)IPO, homemade
tetraethyl orthosilicate Sigma-Aldrich 333859 TEOS
ammonium hydroxide Sigma-Aldrich 320145
methanol Sigma-Aldrich 34860
anhydrous isopropanol Sigma-Aldrich 278475 To prepare homemade alkoxides
ammonium bifluoride Sigma-Aldrich 224820
carbon black Cabot Corp. Vulcan® XC72R
Methane AirGas ME R300
Hydrogen AirGas HY UHP300
Ammonia AirGas AM AH80N705
Quartz Tube Furnace MTI Corp. OTF-1200X-S-UL

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

כימיה גיליון 105 קטליזה אלקטרוכימיה חלקיקים טונגסטן קרביד בי-מתכתיים חלקיקים תגובת אבולוציה מימן דבקוק-התנגדות ההפוך Microemulsion סינתזה
סינתזה בתיווך Microemulsion הפוכה של monometallic ובי-המתכתי המוקדם מעבר מתכת קרביד ניטריד חלקיקים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hunt, S. T., Román-Leshkov, Y.… More

Hunt, S. T., Román-Leshkov, Y. Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles. J. Vis. Exp. (105), e53147, doi:10.3791/53147 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter