Çekirdekleşme ligand-aracılı ve Paladyum Metal nano tanecikleri gelişmesi

Bu eser ana birleştirerek benn in situ küçük açı x-ray saçılma (SAXS) ve kinetik modelleme ligand tabanlı Paladyum nano tanecikleri boyutunu düzenlenmesinde ajanlar kapatma rolü aydınlatmak için hedeftir.

Bu SAXS tekniğinin avantajı, parçacık boyutu dağılımının zaman evrimini ve parçacıkların gerçek konsantrasyonunu aynı anda elde edebilmesidir. SAXS'tan kinetik oranların çıkarılması, kapaklama ligandlarının kolloidal metal parçacık olmayanların çekirdeklenme büyüme mekanizması üzerindeki etkilerini anlamak için çok önemlidir. Kimyasal olarak doğru kinetik modeller, belirli boyutlardaki paladyum nanopartiküllerinin tahmine dayalı sentezini sağlar.

Benzer yöntemler, diğer metal ve metal oksitler için de kullanılabilir, bu da sentetik koşulların deneme yanılma testini en aza indirir. İlk olarak, 0.75 gram paladyum asetat ve bir karıştırma çubuğu içeren 50 mililitrelik üç boyunlu yuvarlak tabanlı bir şişeye 40 mililitre buzlu asetik asit ekleyin. Şişeyi bir kondansatör ile donatın, diğer boyunları durdurun ve şişeyi karıştıran bir sıcak plaka üzerindeki bir ısıtma parçasına sabitleyin.

Kondenser su vanasını yavaşça açın ve suyun kondenserden akmasına izin verin. Çözeltiyi oda sıcaklığında 300 rpm'de paladyum asetat çözünene kadar karıştırın. Bu genellikle 10 ila 15 dakika sürer.

Ardından, ocak gözünü 100 santigrat dereceye ayarlayın. Paladyum asetat tamamen eriyene kadar karışımı 100 santigrat derecede karıştırmaya devam edin, bu genellikle yaklaşık 30 dakika sürer. Bu süre zarfında, iki adet 20 mililitrelik cam şişeyi, vakumlu filtrasyon cam eşyalarını ve filtre kağıdını 90 santigrat derecede bir kurutma fırınında önceden ısıtın.

250 mililitrelik bir beherde yaklaşık 80 mililitre suyu 80 ila 90 santigrat dereceye ısıtın. Başka bir ocak gözünü 100 santigrat dereceye ısıtın. Paladyum asetat çözüldükten sonra, filtrasyon bileşenlerini hızlı bir şekilde birleştirin ve filtre şişesini önceden ısıtılmış ocak gözüne sabitleyin.

Cam şişeleri fırından çıkarın. Filtre şişesine bir vakum pompası bağlayın, vakum pompasını çalıştırın ve paladyum asetat çözeltisini vakum altında hızlı bir şekilde süzün. Süzüntüyü hızlı bir şekilde önceden ısıtılmış iki 20 mililitrelik şişeye aktarın.

Şişeleri PTFE silikon septalı polipropilen kapaklarla kapatın. Şişeleri plastik parafin film ile kapatın ve beherdeki sıcak suya batırın. Beheri alüminyum folyo ile örtün ve beheri filtre şişesi için kullanılan ocak gözünün üzerine yerleştirin.

Ocak gözü sıcaklığını 80 santigrat dereceye ayarlayın. Çözeltileri oda sıcaklığına soğutmak için sıcaklığı her saat 20 santigrat derece azaltın. Ardından ocak gözünü kapatın ve kristalleşmeye izin vermek için beheri gece boyunca rahatsız edilmeden bırakın.

Ertesi gün, paladyum asetat trimer kristallerini şişede bırakarak asetik asidi şişelerden çıkarın. Kristalleri iki mililitre heksan ile üç kez yıkayın. Işığı dışlamak için şişeleri alüminyum folyoya sarın ve kristalleri gece boyunca oda sıcaklığında bir nitrojen gazı akışı altında kurutun.

Kristalleri inert bir atmosfer altında saklayın. Sentez prosedürüne başlamak için, nitrojen gazını her bir çözücüden 30 dakika boyunca dakikada yaklaşık 10 mililitre köpürterek bir heksanol ve piridinin her biri yaklaşık beş mililitre gazdan arındırın. Ardından, 0.112 gram yeniden kristalize paladyum asetatı yedi mililitrelik bir şişeye tartın.

Şişeyi PTFE silikon septumlu bir polipropilen kapakla kapatın. Havalandırma deliği olarak septumdan bir iğne sokun ve flakon atmosferini beş dakika boyunca nitrojen gazı ile temizleyin. Çözücüleri ve paladyum asetat şişesini nitrojen dolu bir torpido gözüne aktarın ve paladyum asetata 2,5 mililitre piridin ekleyin.

Şişeyi plastik parafin film ile kapatın, şişeyi torpido gözünden çıkarın ve paladyum asetatı çözmek için şişeyi 40 dakika boyunca sonikasyon yapın. Çözeltinin 100 santigrat dereceye ulaşması için flakon ısıtma eki olan bir ocak gözünü 125 santigrat dereceye kadar önceden ısıtmaya başlayın. Paladyum asetat çözüldükten sonra, şişeyi torpido gözüne geri koyun.

Bu 20 milimolar paladyum asetat çözeltisinin bir mililitresini, bir mikro karıştırma çubuğu ile donatılmış yedi mililitrelik bir şişeye aktarın. Çözeltiye 8.9 mikrolitre trioktilfosfin ekleyin ve şişeyi elle 30 saniye çalkalayın. Reaksiyon karışımına bir mililitre heksanol ekleyin, şişeyi kapatın ve reaksiyon karışımını torpido gözünden çıkarın.

Şişede hafif bir pozitif basınçta inert bir atmosfer sağlamak için nitrojen gazını düşük bir akış hızında çözelti seviyesinin üzerine akıtın. Şişeyi ocak gözü ekine yerleştirin ve reaksiyon karışımını 300 rpm'de karıştırmaya başlayın. Reaksiyonun istenen süre boyunca devam etmesine izin verin.

Ardından şişeyi ekten çıkarın ve karışımın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. SAXS yazılımını başlatın ve ölçüm yazılımındaki komut penceresine tıklayın. Voltajı ve akımı sırasıyla 50 kilovolt ve 1000 mikro amper olarak ayarlayın.

Hacimce bire bir piridin ve bir heksanol karışımını bir litre kılcal damara yükleyin ve kılcal damarı kapatın. Kılcal damarı, kirişe dik olan X yönüne paralel olarak kılcal tutucuya sabitleyin. Tutucuyu alet haznesine monte edin ve hazneyi kapatın.

Vakum pompasını çalıştırın ve hazne basıncının 0,3 milibardan daha düşük bir seviyede sabitlenmesini bekleyin. X eksenini kılcal numune aralığı içinde sabitleyin. Ardından, kılcal damarı kirişe yaklaştırmak için Y ekseni kaydırıcısını sürükleyin.

Tarama türü Y'yi seçin, başlangıç ve bitiş konumlarını doldurun ve artışı 0,05 milimetreye ayarlayın. Taramayı Y ekseni boyunca başlatın. Tarama bittiğinde, sıvı numuneden geçen X ışını yolu uzunluğunun maksimum olduğu kılcal damar boyunca orta konumu belirleyin.

Ölçüm pozisyonu budur. Sihirbazda, kılcal damarı ölçüm konumuna ayarlayın ve referans standardı olarak camsı karbon kullanarak örnek iletimini ölçmek için örnek iletimini seçin. Yeni ayarları uygulayın ve ışın yolunda camsı karbon olan ve olmayan numunenin 10 saniyelik bir ölçümünü almak için camsı karbonu ışın yoluna taşıyın.

Yine de 2B saçılma grafiğini tarayın ve kaydedin. Ardından, sihirbazı yalnızca çözücü arka planının 1800 saniyelik bir ölçümünü alacak şekilde ayarlayın. Ardından sihirbazı yalnızca camsı karbonu ölçecek şekilde ayarlayın.

Kılcal damarı farklı bir konuma ayarlayarak xray yolundan çıkarın. Camsı karbonu yola yerleştirin ve yalnızca camsı karbonun 10 saniyelik bir ölçümünü yapın. Sihirbazı kaydedin ve metin protokolünde belirtilen ölçümleri almak için sihirbaz programını çalıştırın.

Bittiğinde, alet odasını havalandırın ve paladyum nanopartikül süspansiyonunu içeren sızdırmaz bir kılcal damarı alete monte edin. Bundan sonra, aynı prosedürü boş bir kılcal damar ve daha sonra saçılma yoğunluğunu mutlak bir ölçeğe kalibre etmek için suyla dolu bir kılcal damar ile tekrarlayın. SAXS yoğunluğunun su veya başka bir standart numune kullanılarak mutlak ölçeklendirilmesi, sentez reaksiyonundaki çekirdeklenme olaylarıyla doğrudan ilişkili olan çözeltinin gerçek partikül konsantrasyonunun ekstraksiyonuna izin verir.

Toluen içindeki paladyum nanopartiküllerinin sentezi, ligand metal bağlanması hesaba katılmadan modellendiğinde, model, nano partiküllerin konsantrasyonunun veya paladyum atomlarının konsantrasyonunun zaman evrimini yansıtmadı. Kapatma ligandlarının ilişkilendirilmesi ve ayrışması modele dahil edildiğinde, model, kapatma ligandlarının paladyum nano parçacıklarının çekirdeklenmesini ve büyüme kinetiğini etkilediğini gösteren deneysel verileri yakından takip etti. Hız kinetiğinin tahmini, çekirdeklenmenin yavaş ve büyümenin hızlı olduğunu gösterdi, bu da önceki çalışmalarla uyumludur.

Ligandların nano parçacık yüzeyine bağlanması, aktif bölgelerin konsantrasyonunu azaltarak çekirdeklenme için zaman penceresini genişletti. Model ayrıca, toluen ve piridin sistemleri arasındaki kinetikteki önemli farka rağmen, piridin içindeki paladyum nano parçacıklarının çekirdeklenme ve büyüme kinetiğini doğru bir şekilde yakaladı. Ayrıca, model, tahmini hız sabitlerini kullanarak farklı öncü konsantrasyonlardan piridin içindeki nano parçacık boyutlarını doğru bir şekilde tahmin etti.

Bu yöntem için ilk olarak, kolloidal nano partikülün boyutunu değiştirmede kapak ligandlarının önemli katkısına rağmen, nano parçacık çekirdeklenme büyümesini kontrol etmedeki kesin rollerinin tam olarak anlaşılmadığını bulduğumuzda aklımıza geldi. SAXS ve kinetik modelleme metodolojimiz, kataliz ve ilaç dağıtımındaki potansiyel uygulamalar için istenen boyutlarda kolloidal nano partiküller elde etmek için sentetik prosedürler tasarlamanın yolunu açabilir.