Summary
Sünger benzeri ve kat benzeri Ni1-xNbxO nano tanecikleri kimyasal yağış tarafından sentezi için bir protokol sunulmuştur.
Abstract
Biz bir yöntemi NixNb1-xO katalizörler sünger benzeri ve kat benzeri taşınımı ile sentezi için göstermek. Nb:Ni oranı, NixNb1-xO nano tanecikleri farklı atom besteleri ile bir dizi değişen tarafından (x = 0,03 0,08, 0,15 ve 0,20) kimyasal yağış tarafından hazırlanmıştır. Bu NixNb1-xO katalizörler x-ışını kırınım, x-ışını photoelectron spektroskopisi ve tarama elektron mikroskobu ile karakterizedir. Ni0,97Nb0.03O sünger benzeri ve kat benzeri görünümünü ve Ni0,92Nb0,08O NiO yüzey ve toplu ile karşılaştırıldığında bu NixNb1-xO katalizörler büyük yüzey alanı çalışmada ortaya NiO. 173 m2/g maksimum yüzey alanı Ni0,92Nb0,08O katalizörler için elde edilebilir. Buna ek olarak, katalitik hydroconversion sentezlenmiş Ni0,92Nb0,08O katalizörler kullanarak lignin türevi bileşiklerin araştırdık.
Introduction
Nanokompozitlerin hazırlanması çok önemli uygulama nedeniyle artan ilgi çeşitli alanına aldı. Ni-Nb-O karışık oksit nano tanecikleri hazırlamak için gibi kuru karıştırma yöntemi,71,2,3,4,5,6 farklı yöntemler geliştirilmiştir, 8 buharlaşma yöntemi,9,10,11,12,13 sol jel yöntemi,14 termal ayrıştırma yöntemi,15 ve Auto-yanma. 16 bir tipik buharlaşma yöntem9' da metal öncüleri, uygun miktarda içeren sulu çözümler nikel nitrat hekzahidrat ve amonyum niyobyum oksalat ısıtmalı 70 ° C'de Solvent ve diğer kurutma ve calcination kaldırıldıktan sonra karışık oksit elde edildi. Bu oksit katalizörler sergi mükemmel katalitik aktivitesi ve niyobyum katyonlar NiO kafes içinde birleşme tarafından indüklenen elektronik ve yapısal düzenlenmesi ile ilgili etan oksidatif dehydrogenation (ODH) doğru seçicilik . 11 Nb ekleme etan12oksidasyon reaksiyonları için sorumludur electrophilic oksijen türleri büyük ölçüde azaltır. Sonuç olarak, bu yöntemin uzantıları karışık Ni-beni-O oksitler, farklı türde hazırlanması yapılmıştır nerede bana Li, Mg, Al, Ga, Ti ve Ta =. 13 bu metal dopants varyasyon NiO unselective ve electrophilic oksijen radikalleri alter, böylece sistematik ODH etkinlik ve seçicilik etan doğru ayarlamak bulunur. Ancak, genellikle yüzey bu oksitler nispeten alanıdır küçük (< 100 m2/g), genişletilmiş aşamasında segregasyon ve büyük Nb2O5 crystallites, oluşumu nedeniyle ve böylece onların kullandığı diğer katalitik engel uygulamaları.
Karışık oksit katalizörler hazırlamak için başka bir sık kullanılan yöntem yöntemi, katı hal taşlama yöntemi olarak da bilinir, karıştırma kurudur. Katalitik malzeme solvent içermeyen bir şekilde elde edilen, bu yöntem karışık oksit hazırlanması için umut verici bir yeşil ve sürdürülebilir alternatif sağlar. Bu yöntemle elde edilen en yüksek yüzey alanı 172 m2/g Ni80Nb20 250 ° c calcination sıcaklıkta olduğunu 8 Reaktanları iyi atom ölçeğinde karışık değil gibi Ancak, katı hal bu yöntem güvenilir değildir. Bu nedenle, kimyasal homojenliği ve belirli parçacık boyutu dağıtım ve Morfoloji daha iyi kontrol için Ni-Nb-O hazırlamak için uygun diğer yöntemleri oksit nano tanecikleri hala aranır karışık. 7
Nano tanecikleri gelişmesinde çeşitli stratejileri arasında kimyasal yağış metal iyonları tam yağış sağlar beri nanocatalysts geliştirmek için umut verici yöntemlerden birini hizmet vermektedir. Ayrıca, daha yüksek yüzey alanlarda nano tanecikleri yaygın olarak bu yöntem kullanılarak hazırlanır. Ni-Nb-O nano tanecikleri katalitik özelliklerini geliştirmek için biz burada Ni-Nb-O karışık oksit katalizörler yüksek yüzey alanı ile bir dizi sentezi için protokol kimyasal yağış yöntemi tarafından Raporu. Nb:Ni molar oranı lignin kaynaklı Organik bileşiklerin hydrodeoxygenation doğru oksitler katalitik aktivitesini belirlemede önemli bir faktör olduğunu gösterdi. 0.087 yukarıda yüksek Nb:Ni oranı ile etkin olmayan NiNb2O6 tür kuruldu. Ni0,92Nb0,08en büyük yüzey alanı (173 m2/g) vardı, O kat benzeri nanosheets yapıları sergiler ve en iyi aktivite ve seçicilik doğru ANISOL Siklokekzan için hydrodeoxygenation gösterdi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Uyarı: Uygun işleme yöntemlerini, özelliklerini ve bu makalede açıklanan kimyasal maddelerin toksisite ilgili malzeme güvenlik bilgi formları (MSDS) bakın. Bazı kullanılan kimyasalların toksik ve kanserojen ve özel bakımları alınmalıdır. Nanomalzemeler potansiyel güvenlik tehlikesi ve sağlık etkileri oluşturabilecek. Solunum yolu ve deri temas kaçınılmalıdır. Otoklav reaktörleri ile duman hood ve katalizör performans değerlendirme katalizör sentez gerçekleştirme gibi güvenlik önlemi uygulanmalıdır. Kişisel koruyucu donanım takılmalıdır.
1. Ni0,97Nb0.03O Nb:(Ni+Nb) molar oranları 0.03 olduğu katalizörler hazırlanması
- Niyobyum (V) oksalat hidrat 0.161 g nikel nitrat 100 ml deiyonize suyla karıştırın bar ile donatılmış bir 250 mL üç yakalı yuvarlak alt şişesi 2.821 g ile birleştirir.
- 50 mil ve 70 ° C çözüm Isıtma manyetik karıştırıcı kullanarak çökelti kaybolması kadar bileşikleri çözülmeye karıştırın.
- Sıcaklığı 80 ° C 2 ° C/dk hızında için hızla artırmak.
- Ni/Nb çözüm pH 9.0 ulaşıncaya kadar karışık bir temel çözüm [sulu amonyum hidroksit (50 mL, 1,0 M) ve sodyum hidroksit (50 mL, 0.2 M)] dropwise reaksiyon karışım içine ekleyin.
- Reaksiyon karışımı karıştırarak, sıcaklığı 120 ° c 2 ° C/dk artırmak.
- Reaksiyon karışımı gecede 50 devirde 120 ° C'de çözüm yeşil rengini tam ortadan kaybolması kadar ilave edin.
- İndüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi (ICP-OES) çözümlemesi için kalan Ni2 + ve çözüm Nb5 + iyonu konsantrasyonu değerlendirmek ve kalan nikel tam yağış emin olmak belgili tanımlık eriyik nitrat.
- Katı Büchner şişesi kullanarak filtreleme tarafından toplamak. Katı art arda kalan Na+ katyon kaldırmak için 20 dakika içinde 2 lt deiyonize su ekleyerek yıkayın.
- Düz bir saati cam toplamak. 110 ° c kuru fırında 12 h için katı kuru.
- 450 ° c 5 h tüp ocağı için sentetik hava (20 mL/dk O2 ve 80 mL/dk N2) halinde katı Isıtma tarafından calcine. Kullanım yüksek sıcaklıkta tepki önce hatası için tüm Züccaciye Mağazaları kontrol edin.
- Calcination sonra 1 g Ni0,97Nb0.03O katalizör edinin. Hood nanocrystal reaksiyon potansiyel güvenlik tehlikesi ve Nanomalzemeler sağlığa etkileri nedeniyle gerçekleştirmek için duman ve uygun koruyucu ekipman koruyucu gözlük, eldiven, önlük gibi kullanın.
2. Ni0,92Nb0,08O Nb:(Ni+Nb) molar oranları için 0,08 olduğu katalizörler hazırlanması
- Bu yordamı 1 ilk iki adımı dışında benzer:
- Niyobyum (V) oksalat hidrat 100 ml deiyonize su 0.43 g geçiyoruz.
- Ayrı ayrı, nikel nitrat 100 ml deiyonize su 2.675 g geçiyoruz.
3. Ni0,85Nb0,15O Nb:(Ni+Nb) molar oranları için 0,15 olduğu katalizörler hazırlanması
- Yordam 1 ilk iki adımı dışında benzer:
- Niyobyum (V) oksalat hidrat 100 ml deiyonize su 0,807 g geçiyoruz.
- Ayrı ayrı, nikel nitrat 100 ml deiyonize su 2.472 g geçiyoruz.
4. Ni0,80Nb0,20O Nb:(Ni+Nb) molar oranı 0,20 için olduğu katalizörler hazırlanması
- Yordam 1 ilk iki adımı dışında benzer:
- Niyobyum (V) oksalat hidrat 100 ml deiyonize su 1.076 g geçiyoruz.
- Ayrı ayrı, nikel nitrat 100 ml deiyonize su 2.326 g geçiyoruz.
5. kimyasal yağış yöntemini kullanarak Nb2O5 hazırlanması
- Niobic asit (Nb2O5·nH2O) O5 parçacıklar saf Nb2' yi edinmek için 450 ° c 5 h için sentetik havada calcine.
Not: burada Nb2O5·nH2O Amorphous, Nb2O5 kristal x-ışını toz kırınım (XRD) analizi ile reaksiyon tamamlanması onaylayın. Analizine göre calcination 450 ° c 5 h için tepki tamamlamak için yeterliydi.
6. β-O-4 lignin modeli bileşim, 2-(2-methoxyphenoxy)-1-phenylethan-1-one sentezi
- Bromoacetophenone (9.0 g, 45 mmol) ve 2-methoxyphenol (6,6 g, 53 mmol) dimethylformamide (DMF) 500 mL konik şişesi bir manyetik karıştırıcı ile 200 ml geçiyoruz. Uygun koruyucu ekipman ve duman hood aşındırıcı ve kanserojen kimyasallar ve Kimyasalları kullanarak tepki gerçekleştirmek için kullanın.
- Potasyum hidroksit (3.0 g, 53 mmol) Yukarıdaki DMF çözüm mix ve karışımı bir gecede manyetik karıştırıcı kullanarak oda sıcaklığında 50 rpm'de ilave edin.
- Karışım çözüm H2O 200 mL ve 600 mL Dietil eter ile ürün ayıklamak (1:3, v/v) ayırma huni kullanarak. Çözüm üst Dietil eter tabakası elde edilir.
- Dietil eter çözüm nem absorbe MgSO4 (10 g) ekleyin. Dietil eter çözüm filtre kağıdı ve huni kullanarak elde etmek için MgSO4 filtre.
- Dietil eter çözüm 0,08 MPa rotary Evaporatör kullanarak düşük basınç altında kaldırıldıktan sonra kalıntı 5 ml etanol geçiyoruz.
- Ürün bir 10 mL ölçek Li2 için etanol solvent yavaş yavaş buharlaşır. Sarı toz olarak (11,5 g) ürün elde etmek ve ürün verimi % 90'ı bromoacetophenone üzerinde dayalı olduğunu. 1H NMR analizi, 1H NMR (DMSO): δ 3,78 (s, 3 H, ve3), 5,54 (s, 2 H CH2), 6,82-8.01 (m, 9 H, aromatik) ppm. 17
7. Hydrodeoxygenation aromatik eter Lignin kaynaklı
Not: Seçilen lignin elde edilen aromatik eter ANISOL bu deneyde ve Ni0,92Nb0,08O. kullanımı uygun koruyucu ekipman ve duman hood kanserojen reaktifler kullanarak tepki gerçekleştirmek için katalizördür.
- 50 mL paslanmaz çelik otoklav reaktör bir ısıtıcı ve bir manyetik karıştırıcı ile donatmak.
- Ni0,92400 ° c 2 h H2 atmosfer basınçlı kap reaktörde 2 adımda elde edilen Nb0,08O katalizör (1 g) azaltmak ve katalizör Argon (50 mL/dk) altında bir gecede passivate.
- ANISOL (1.1712 g, 8 wt %) içine n-decane (20 mL) kantitatif Gaz Kromatografi (GC) analiz bir iç standart olarak n-dodecane (0.2928 g, 2 wt %) kullanımı ile çözülür.
- Azaltılmış katalizörler (0,1 g) hızla uzun çekim hızı ile hava (< 5 dakika) önlemek için otoklav reaktör içine tanıtmak.
- Otoklav reaktör mühür, H2 ile art arda (3 kez, 3 MPa basınç) hava ve atmosfer basıncı tepki karisimin ortadan kaldırmak için temizle.
- Karıştırma hızı 700 rpm ayarlayın.
- 2 ° C/dk 160-210 ° c sıcaklığa istenen Isıtma sonra 3 MPa otoklav reaktöre basınç ve sıfır saat noktasını ayarlayın (t = 0).
Not: 160-210 ° C sıcaklık aralığı bu raporda uygundur. - Daha sonra Oda sıcaklığı 10 ° C/dk karışıma hemen serin ve deoxygenated ürünleri Gaz Kromatografi Kütle seçici bulmak ile kullanarak çözümleyebilirsiniz. 17
- Lignin modeli göre aşağıdaki denklemi bileşik dönüşüm belirleyin:
- Ürün selectivity aşağıdaki denklemi göre belirler:
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
X-ışını kırınım (XRD) desenleri (Resim 1 ve Şekil 2), bahis yüzey alanlarını, sıcaklık programlanmış azaltma ile hidrojen hidrojen (H2- TPR), elektron mikroskobu (SEM) bir enerji dağıtıcı x-ışını (EDX ile donatılmış tarama ) Çözümleyicisi, x-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) toplanan nano tanecikleri için NiO, Ni-Nb-O ve Nb2O5 oksitler17 (şekil 3 ve şekil 4). XRD, SEM ve XPS faz ve taşınımı morfolojisi belirlemek için kullanılır. Ni-Nb-O karışık oksit fizikokimyasal özellikleri Tablo 1' de toplanmıştır. 17
Katalizörler yapısını daha önce bildirdi ve tartışıldı. 17 x-ışını kırınım deseni karışık nikel nitrat ve sulu niyobyum (V) oksalat (şekil 1), kimyasal yağış tarafından kurulan oksit için toplanan sulu nikel oksalat (JCPDS 25-0581) gözlenen ile iyi anlaşma olduğunu . Karışık oksit precipitates 700 ° c 2 h ile calcination sonra doruklarına gözlenen 26.8 ° 2θ 35.2° ve 52.9° (JCPDS 76-2355) kristal NiNb2O6 aşamasına karşılık gelen.
X-ışını kırınım deseni calcination 450 ° c (Resim 2), 5 h için görüntüledikten sonra 37.1 °, 43,2 °, 62.5 °, 74.8 ° ve 78.7 ° 2θ bulunan ana kırınım doruklarına sentezlenmiş NixNb1-xO nanopartikül için toplanan karşılık gelir (111), (200), (220), (311) ve (222) reflections, anılan sıraya göre. Kristal NiO bunsenite yapı (JCPDS 89-7130) iyi bir anlaşma bu. Ayrıca, açıkça bir düşük yoğunluklu geniş arka plan tepe 26 ° Nb artış ile olan amorf niyobyum oksit kimyasal yağış Nb5 + sahip bir sonucu olarak ortaya çıkması atfedilir yükleme, göründüğünü not edilir ve hidroksil iyon18. 700 ° c calcination Ni-Nb-O karışık aşamasına karşılık gelen doruklarına Ni0,8Nb0,2O, x-ışını kırınım deseni bu gösteren amorf varlığını 450 ° c,19 calcination sonra gözlenir ama değil Kristal Ni-Nb bileşik faz. Bu belgelenmiştir Nb bu yüksek % karışık faz Ni-Nb-O, örneğin NiNb2, O6, Ni3Nb2O8 ve Ni4azaltmak Nb2O9, oluşumuna neden olabilir katalitik yeteneği.
Elektron mikroskobu analiz Haritayı NixNb1-xO nano tanecikleri önemli ölçüde farklı yüzey morfolojisi NiO (şekil 3) üzerinden tarama. İyi tanımlanmış nanosheet kristal yapıları saf NiO aksine, kat gibi ve Sünger benzeri bir görünüm açıkça gözlenen Ni0,97Nb0.03O ve Ni0,92Nb için küçük geçersiz boşluklu sayfa benzeri NiO yüzeyinde 0,08O, anılan sıraya göre. 9 sünger benzeri tür Nb NiO kafes yapısı sonucu olarak karşılaştırılabilir iyonik yarıçap Ni2 + içinde birleşme nedeniyle Ni-Nb katı çözüm olarak tanımlanır (0,69 Å) ve Nb5 + (0.64 Å) özellikler. 9 , Sonuç olarak, 20 sünger- / blok gibi bir görünüm ve daha az sayıda küçük void ile yuvarlak crystallites Ni0,85Nb0,15O ve Ni0,8Nb0,2O nano tanecikleri nedeniyle artan Nb için gözlenen Örnek içerik. Buna ek olarak, enerji dağıtıcı x-ışını haritalar niyobyum oksit iyi dağınık toplu NiO örnek (şekil 4) üzerinde göstermek. Niyobyum zenginleştirilmiş yüzeyi daha da büyük yüzey Nb:Ni oranı Ni0,92Nb0,08O örnek (0.11/0.92), toplu teorik değeri (0.08/0.92) ile karşılaştırıldığında tarafından onaylanır. Bu gerçeği hazırlanan Ni-Nb-O yüzeyi Ni nano tanecikleri ile zenginleştirilmiştir tarafından açıklanabilir.
Bu hazırlanan Ni-Nb-O metal oksit katalitik performans modeli tepki ANISOL hydrodeoxygenation ile test edildi. Reaksiyon bir otoklav reaktör 3 MPa ve 160 ° C'de gerçekleştirildi Ni0,92Nb0,08O katalizör 0.1 g 8 wt % ANISOL ve 20 mL nkarışımı yerleştirildi-decane. 2 h sonra %95.3 dönüşüm Siklokekzan için ANISOL dan %31,8 seçicilik ile elde edildi. 12 saat sonra ANISOL tamamen saf Siklokekzan dönüştürüldü. Reaksiyon süresi uzanan yerine, ayrıca katalitik performans sıcaklık etkisi araştırılmıştır. Sıcaklık 160 ° c yerine 200 ° C'de ayarlarsanız içinde 2 h, ANISOL tamamen Siklokekzan için dönüştürüldü Geçerli çaba diğer lignin elde edilen modeli yüksek molekül ağırlığı ile bu tür katalizör hydrodeoxygenation yeteneği araştırmak için bileşik dönüşüm üzerinde yoğunlaştı.
Şekil 1. Çökelti XRD kalıpları oluşan nikel karıştırılarak nitrat ve niyobyum (V) oksalat hidrat su 70 ° c ve sonra calcination, 700 ° C. JCPDS toz Difraksiyon standartları veritabanı üzerinde ortak Komitesi var. JCPDS 76-2355 NiNb2O6 malzemeler için standart XRD başvuru desenler var. JPCDS 25-0581 nikel oksalat hidrat malzemeler için standart XRD başvuru desenler var. Bu rakam Shaohua Jin ve ark. değiştirildi 17 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2. Ni-Nb-O XRD kalıpları karışık oksit katalizörler 450 ° c hava 5 h için calcination sonra Bu rakam Shaohua Jin ve ark. değiştirildi 17 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3. Elektron mikroskobu Filmler NiO ve Ni-Nb-O tarama oksitler karışık. Bu rakam Shaohua Jin ve ark. değiştirildi 17 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. Elektron test, röntgen haritalar ve enerji dağıtıcı x-ışını analiz tarama elektron test tarama. a) tarama elektron test, Ni0,92Nb0,08O. b) Ni X-ray haritalar. c) x-ışını maps-in O. d) NF'yi haritaların x-ışını e) Ni0,92Nb0,08O örnek sonuçlarını enerji dağıtıcı x-ışını (EDX). Bu rakam Shaohua Jin ve ark. değiştirildi 17 Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Katalizörler | NB/Ni oranı | Sbahis (m2/g) | d (nm) | VToplam (cm3/g) | Crystallite boyutu (nm)bir |
| NiO | 0 | 136 | 18 | 0,61 | 9,3 |
| Ni0,97Nb0.03O | 0.031 | 158 | 16,5 | 0.65 | 8 |
| Ni0,92Nb0,08O | 0.087 | 173 | 9.6 | 0,41 | 5.4 |
| Ni0,85Nb0,15O | 0.176 | 139 | 12,5 | 0,43 | 11,8 |
| Ni0,80Nb0,20O | 0,25 | 110 | 12 | 0,33 | 14,5 |
| NB2O5·nH2O | - | 122 | 6,7 | 0,2 | - |
| bir tarafından NiO (200) en yüksek yüksek yoğunluğu dikkate alınarak kararlı. | |||||
Tablo 1. Fizikokimyasal özellikleri NiO, Nb2O5 ve Ni-Nb-O karışık oksit. Bu tablo Shaohua Jin ve ark. değiştirildi 17
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Nikel-katkılı yığın niyobyum oksit nano tanecikleri hazırlamak için yaygın yöntemlerden birini döner buharlaşma yöntemidir. 9 çeşitli basınç ve sıcaklık koşulları döner buharlaşma, Ni-Nb-O parçacıklar ticaret yağış ile solvent yavaş kaldırma işlemi sırasında istihdam ederek. Döner buharlaşma yöntemi aksine bu çalışmada bildirilen kimyasal yağış yöntemi bu gerekmez gibi solventler kaldırılması nano tanecikleri hazırlamak için artan ilgi aldı. Nanocatalysts hazırlamak için tipik kimyasal yağış yöntemlerdeki alkalin çözüm dropwise uzun bir süre boyunca metal tuzları çözüm içine eklemek gereklidir. 21 bizim çalışmada, amonyak hidroksit ve sodyum hidroksit çözüm karışımı Hizlandirici aracıları olarak kullanılmıştır. Kimyasal yağış yönteminde önemli adımlardan biri Hizlandirici Ajan ilavesi hızıdır. 22 , 23 ajanların Hizlandirici, Yani, temel karışımları, ek hız kontrolünde bakım alınması gerekir ve en iyi bir damla / saniye hızında kontrol edilir. Mümkünse, Peristaltik pompa tam olarak kontrol Hizlandirici ajanlar eklenmesi için kullanılabilir.
Hazırlanmış metal oksit, Morfoloji hazırlanmasında kullanılan sıcaklık son derece bağımlı olduğundan ek dışında sıcaklık kontrolünü başarılı yağış için başka bir önemli anahtar oranıdır. Nano tanecikleri morfolojisi ve onların ilgili katalitik performans arasındaki ilişki belli değil sanki verimli nanocatalysts geliştirmek için hazırlık sıcaklık getirilmesi esastır.
Brønsted ve Lewis asit siteleri HDO işleminin Bakalit ve oksijen içeren aromatik hidrokarbonlar,17 optimizasyon dönüştürmek için gerekli olduğu gibi asit sitenin tutar Ayrıca katalitik özelliklerini geliştirmek için önemli faktördür nano tanecikleri. Nano tanecikleri kimyasal yağış yöntemleri ilgili mekanik araştırmaya göre Brønsted sitelerin miktarı son derece kataliz kalan su miktarına bağlıdır. 24 böylece, kurutma dönemleri ve katalizörler calcination sıcaklığını kontrol da kritik adım protokolündeki katalizörler katalitik özelliklerini optimize etmek için vardır.
Diğer ortak nanopartikül hazırlama yöntemleri ile karşılaştırıldığında, kimyasal yağış yöntem nano tanecikleri hazırlamak için artan ilgi aldı. Bu gerekmez çünkü çözücüler hazırlık kaldırılması olmalı. Buna ek olarak, bu yöntem metal bileşenleri tekdüze dağılım tanıtmak yeteneğine sahiptir ve nispeten daha büyük yüzey alanları ile nano tanecikleri hazırlanmasında kullanılan. 17 ancak, bu yöntem metal oksit katalizör bu geçiş metal öğeleri gibi metal iyonlarının nispeten daha yüksek konsantrasyon ile hazırlamak için tercih edilir. 25 , 26 , 27 böylece, bu alkali toprak metal oksit bu yöntemi kullanarak hazırlamak için tavsiye edilmez.
Süspansiyon sonra karışımı sodyum hidroksit ve amonyum hidroksit sulu çözüm pH 9 tam yağış kalan Ni2 + ve Nb5 + katyonlar deiyonize su ile yıkayarak takip örnek izin vermek için tedavi edilir tekrar tekrar aşırı ba Na+ * kaldırmak için. 450 ° c sentetik havada sonraki calcination sonra NixNb1-xO nano tanecikleri hazırlanan ve analiz.
Yüzey alanı, hacim ve boyutu gözenek sentezlenmiş NixNb için toplanan1-xO (Tablo 1) bunu belirtmek Nb uygun oranda NiO birleşmeyle tarafından kimyasal yağış sentezi (Nb:Ni oranı < 0.087) olabilir Niyobyum oksalat habercisi kullanıldığı için etkili bir şekilde malzemelerin yüzey alanlarını artırmak. Bu da daha gözenekli yapısı sulu nikel oksalat organik doğa,9 ile kimyasal ayrışma tarafından kullanılan x-ışını kırınım deseni (şekil 1) gibi bir araya gelebilir ki aslında tarafından desteklenir. Ancak, yüzey alanı Nix1-xO otelde Nb:Ni oranı 0,15 ve 0,25 kaldırdı önemli ölçüde azalır Nb. Bu örnekteki büyük blok benzeri crystallites oluşumu nedeni olabilir. Scherrer formül tüm hazırlanan karışık oksit crystallite boyutunu hesaplamak için kullanılır. Crystallite boyutunu yakından ilgili yüzey alanıyla ilişkili söylenebilir. Biz başka bir yerde Nb:Ni oranı lignin kaynaklı Organik bileşiklerin hydrodeoxygenation doğru oksitler katalitik aktivitesini belirlemede önemli bir faktör olduğunu gösterdi. Yüksek Nb % (Nb:Ni > 0.087), etkin olmayan NiNb2O6 tür Nb amorf aşaması ve NiO, NiO toplamak için lider arasındaki reaksiyon tarafından kuruldu ve böylece katalizör alt yüzey alanı ile elde edildi. Alt Nb % ile (Nb:Ni ≤ 0.087), niyobyum oksalat ilavesi katalizör yüzey alanı artırabilirsiniz. Bir sonuç katalizör ile daha yüksek belirli alan elde edildi gibi bu gerçeği olarak kurulan Ni oksalat NiO crystallites kristal oluşumunu geciktirir ile atfedilir. Öte yandan, katalizör Nb daha düşük miktarda amorf Nb2O5 NiO crystallites yüzeyde dispersiyonu tanıtımını yapabilir, böylece toplama NiO crystallites inhibe. Ni0,92Nb0,08O, kat gibi nanosheets oluşan büyük yüzey alanı (173 m2/g) en iyi aktivite ve seçicilik doğru ANISOL Siklokekzan için hydrodeoxygenation gösterdi.
Özetle, Ni-Nb-O oksit katalizörler hazırlamak için bir kimyasal yağış yöntemi göstermektedir. Bu yöntem metal iyonları çözüm nispeten daha yüksek konsantrasyon gerektirir rağmen başarılı bir şekilde daha yüksek yüzey alanları ile nanocatalysts hazırlamak için bulundu, bu diğer yöntemleri elde karşılaştırıldığında vardır. Ayrıca, yeni hazırlanan nano tanecikleri mükemmel katalitik aktivitesi ANISOL Siklokekzan için hydrodeoxygenation gösterdi. Hidrojenasyon gibi katalitik diğer sistemleri uygulamalarında çalışmanın şu anda devam ediyor. Buna ek olarak, bu bir strateji daha da farklı diğer karışık Ni-beni-O oksit veya diğer Nanomalzemeler olanlar Cu2 +, Co2 + çeşitli yararlı için yüksek yüzey alanı ile gibi hazırlanmasında uygulanan olabilir tahmin edilmektedir oksidasyon gibi uygulamalar alkol ve su ve katalitik kaplin reaksiyonlar. 28 , 29 , 30
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
İfşa etmek yok.
Acknowledgments
Ulusal anahtar araştırma & geliştirme Program Bakanlığı bilim ve teknoloji Çin (2016YFB0600305), Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (NOS 21573031 ve 21373038), Program tarafından sağlanan mali destek minnetle anıyoruz Dalian City (2016RD09) ve teknolojik ve daha yüksek Eğitim Enstitüsü Hong Kong (THEi SG1617105 ve THEi SG1617127) mükemmel yetenekleri için.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Niobium(V) oxalate hydrate, 98% | Alfa | L04481902 | |
| Nickel nitrate hexahydrate, 99% | Aladdin | N108891 | |
| Sodium hydroxide, 98% | Aladdin | S111501 | |
| Ammonium hydroxide, 23-25% | Aladdin | A112077 | |
| Anisole, 99% | Sinopharm | 81001728 | |
| Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
| Phenol, 98% | Sinopharm | 100153008 | |
| 2-Methoxyphenol, 98% | Sinopharm | 30114526 | |
| Vanillin, 99.5% | Sinopharm | 69024316 | |
| Potassium hydroxide, AR | Aladdin | P112284 | |
| N,N-Dimethylformamide, 99.5% | Sinopharm | 40016462 | |
| 2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
| Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
| Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
| Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
| Niobic acid | CBMM | 1313968 | |
| Heating and Drying Oven | DHG Series (shanghai jinghong laboratory instrument co. ltd) | ||
| Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
| Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) | ||
| Heating magnetic stirrer | DF-101 (Yu Hua Instrument Co. Ltd.) | ||
| Rotary evaporator | RE-3000A (Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory) | ||
| Synthetic air | |||
| Hydrogen gas | |||
| Argon gas |
References
- Zhou, Y., Yang, M., Sun, K., Tang, Z., Kotov, N. A. Similar topological origin of chiral centers in organic and nanoscale inorganic structures: effect of stabilizer chirality on optical isomerism and growth of CdTe nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 132 (17), 6006-6013 (2010).
- Zhou, Y., et al. Optical Coupling Between Chiral Biomolecules and Semiconductor Nanoparticles: Size-Dependent Circular Dichroism Absorption. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 11456-11459 (2011).
- Li, Z., et al. Reversible plasmonic circular dichroism of Au nanorod and DNA assemblies. J. Am. Chem. Soc. 134 (7), 3322-3325 (2012).
- Zhu, Z., et al. Manipulation of collective optical activity in one-dimensional plasmonic assembly. ACS Nano. 6 (3), 2326-2332 (2012).
- Liu, W., et al. Gold nanorod@chiral mesoporous silica core-shell nanoparticles with unique optical properties. J. Am. Chem. Soc. 135 (26), 9659-9664 (2013).
- Han, B., Zhu, Z., Li, Z., Zhang, W., Tang, Z. Conformation Modulated Optical Activity Enhancement in Chiral Cysteine and Au Nanorod Assemblies. J. Am. Chem. Soc. 136, 16104-16107 (2014).
- Rao, C. N. R., Gopalakrishnan, J. New Directions in Solid State Chemistry. , Cambridge University Press. (1989).
- Zhu, H., Rosenfeld, D. C., Anjum, D. H., Caps, V., Basset, J. -M. Green Synthesis of Ni-Nb Oxide Catalysts for Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. ChemSusChem. 8, 1254-1263 (2015).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Nb-O Mixed Oxides as Highly Active and Selective Catalysts for Ethene Production via Ethane Oxidative Dehydrogenation. Part I: Characterization and Catalytic Performance. J. Cat. 237, 162-174 (2006).
- Savova, B., Loridant, S., Filkova, D., Millet, J. M. M. Ni-Nb-O Catalysts for Ethane Oxidative Dehygenation. Appl. Catal. A. 390 (1-2), 148-157 (2010).
- Heracleous, E., Delimitis, A., Nalbandian, L., Lemonidou, A. A. HRTEM Characterization of the Nanostructural Features formed in Highly Active Ni-Nb-O Catalysts for Ethane ODH. Appl. Catal. A. 325 (2), 220-226 (2007).
- Skoufa, Z., Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Unraveling the Contribution of Structural Phases in Ni-Nb-O mixed oxides in Ethane Oxidative Dehydrogenation. Catal. Today. 192 (1), 169-176 (2012).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Me-O Mixed Metal Oxides for the Effective Oxidative Dehydrogenation of Ethane to Ethylene - Effect of Promoting Metal Me. J. Cat. 270, 67-75 (2010).
- Zhu, H., et al. Nb Effect in the Nickel Oxide-Catalyzed Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. J. Cat. 285, 292-303 (2012).
- Sadovskaya, E. M., et al. Mixed Spinel-type Ni-Co-Mn Oxides: Synthesis, Structure and Catalytic Properties. Catal. Sustain. Energy. 3, 25-31 (2016).
- Alvarez, J., et al. Ni-Nb-Based Mixed Oxides Precursors for the Dry Reforming of Methane. Top. Catal. 54, 170-178 (2011).
- Jin, S., Guan, W., Tsang, C. -W., Yan, D. Y. S., Chan, C. -Y., Liang, C. Enhanced hydroconversion of lignin-derived oxygen-containing compounds over bulk nickel catalysts though Nb2O5 modification. Catal. Lett. 147, 2215-2224 (2017).
- Taghavinezhad, P., Haghighi, M., Alizadeh, R. CO2/O2-oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene over highly dispersed vanadium oxide on MgO-promoted sulfated-zirconia nanocatalyst: Effect of sulfation on catalytic properties and performance. Korean J. Chem. Eng. 34 (5), 1346-1357 (2017).
- Muralidharan, G., Subramanian, L., Nallamuthu, S. K., Santhanam, V., Kumar, S. Effect of Reagent Addition Rate and Temperature on Synthesis of Gold Nanoparticles in Microemulsion Route. Ind. Eng. Chem. Res. 50 (14), 8786-8791 (2011).
- Sosa, Y. D., Rabelero, M., Treviño, M. E., Saade, H., López, R. G. High-Yield Synthesis of Silver Nanoparticles by Precipitation in a High-Aqueous Phase Content Reverse Microemulsion. J. Nanomater. , 1-6 (2010).
- Morterra, C., Cerrato, G., Pinna, F. Infrared spectroscopic study of surface species and of CO adsorption: a probe for the surface characterization of sulfated zirconia catalysts. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 55, 95-107 (1998).
- Yang, F., Wang, Q., Yan, J., Fang, J., Zhao, J., Shen, W. Preparation of High Pore Volume Pseudoboehmite Doped with Transition Metal Ions through Direct Precipitation Method. Ind. Eng. Chem. Res. 51 (47), 15386-15392 (2012).
- Saleh, R., Djaja, N. F. Transition-metal-doped ZnO nanoparticles: Synthesis, characterization and photocatalytic activity under UV light. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 130, 581-590 (2014).
- Ertis, I. F., Boz, I. Synthesis and Characterization of Metal-Doped (Ni, Co, Ce, Sb) CdS Catalysts and Their Use in Methylene Blue Degradation under Visible Light Irradiation. Modern Research in Catalysis. 6, 1-14 (2017).
- Jin, S., et al. Cleavage of Lignin-Derived 4-O-5 Aryl Ethers over Nickel Nanoparticles Supported on Niobic Acid-Activated Carbon Composites. Ind. Eng. Chem. Res. 54 (8), 2302-2310 (2015).
- Rojas, E., Delgado, J. J., Guerrero-Pérez, M. O., Bañares, M. A. Performance of NiO and Ni-Nb- O Active Phases during the Ethane Ammoxidation into Acetonitrile. Catal. Sci. Technol. 3 (12), 3173-3182 (2013).
- Lee, S. -H., et al. Raman Spectroscopic Studies of Ni-W Oxide Thin Films. Solid State Ionics. 140 (1), 135-139 (2001).
- Mondal, A., Mukherjee, D., Adhikary, B., Ahmed, M. A. Cobalt nanoparticles as recyclable catalyst for aerobic oxidation of alcohols in liquid phase. J. Nanopart. Res. 18 (5), 1-12 (2016).
- Wang, K., Yang, L., Zhao, W., Cao, L., Sun, Z., Zhang, F. A facile synthesis of copper nanoparticles supported on an ordered mesoporous polymer as an efficient and stable catalyst for solvent-free sonogashira coupling Reactions. Green Chem. 19, 1949-1957 (2017).
- Song, Y., et al. High-Selectivity Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol using a Copper Nanoparticle/N-Doped Graphene Electrode. Chemistry Select. 1, 6055-6061 (2016).
