Name: reverse microemulsion-mediated synthesis of monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles
Uploaded: 2015-11-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles at JoVE.com

This work was sponsored by the Chemical Sciences, Geosciences and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, U.S. Department of Energy, grant no. DE-FG02-12ER16352. S.T.H. thanks the National Science Foundation for financial support through the National Science Foundation Graduate Research Fellowship under Grant No. 1122374.

1. סינתזה של monometallic כמוס-סיליקה או בי-מתכתיים Metal Oxide חלקיקים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את microemulsion ההפוך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מבשר alkoxide מתכת, אלכוהול, וn-heptane פתרון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר, RBF 250 מיליליטר מיובש בתנור נקי לקו Schlenk ומיושר עם חנקן. לחלופין, מקום, RBF 250 מיליליטר מיובש בתנור הנקי לתא כפפות חנקן יבש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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 &#39; 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 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות צינורית נקייה, מיובש בתנור, להעביר 120 מיליליטר של n-heptane נטול מים לRBF 250 מיליליטר המכיל את פתרון alkoxide המתכת </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 16.5 שעות, להסיר את פקק הגומי ולהשתמש גליל נקי, יבש סיים להוסיף 300 מיליליטר של מתנול לפתרון תחת ערבוב מתמיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה שלב x 2 / MO SiO ב2,056 XG במשך 5 דקות, ואז למזוג supernatant למכל פסולת אורגני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Centrifugדואר תערובת x ואצטון SiO 2 / MO בXG 4626 עבור 10 דקות ולאחר מכן למזוג supernatant למכל פסולת אורגני. לאפשר ג&#39;ל x 2 / MO SiO לייבוש למשך הלילה. </li></ol> 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. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Calcination של powde x SiO 2 / MOr באוויר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרסק את SiO 2 / ג&#39;ל x MO המיובש לאבקה דקה באמצעות סרגל מערבבים כוס או מכתש ועלי. שים את האבקה בסירות כור היתוך אלומינה ועומס לכבשן קוורץ-צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Carburization של אבקת x 2 / MO SiO בתא / אווירת מימן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר התנור להתקרר לטמפרטורת חדר לאט מתחת 120 SCCM של מימן. לאחר מכן, לשטוף את התנור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר מימן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזרום 95 SCCM של חנקן ו -5 SCCM של אוויר מעל האבקה לשעה 3 לpassivate לאט קרבידים לפני החשיפה לאוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nitridation של אבקת x 2 / MO SiO באווירת אמוניה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לואהד אבקת calcined SiO 2 / MO x לסירת כור היתוך אלומינה והמקום לתוך תנור קוורץ-צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוקן את תנור קוורץ-צינור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר חמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר התנור להתקרר לאט לטמפרטורת חדר. לאחר מכן, לשטוף את התנור עם חנקן לפחות 30 דקות כדי להסיר אמוניה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזרום 95 SCCM של חנקן ו -5 SCCM של אוויר מעל האבקה לשעה 3 לpassivate לאט nitrides לפני החשיפה לאוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li></ol> 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. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פירוק סיליקה באמוניום Bifluoride לCarbides חומצה-יציב המתכת וnitrides (כגון שירותים וW 2 N) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את 200 מ&quot;ג של 2 x / MC SiO או SiO 2 x / MN ולשים במכל פוליפרופילן סגר 30 מיליליטר עם בר ומערבבים מגנטי מצופה טפלון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 20 מיליליטר של מים DI ultrapure ולהתחיל ערבוב כדי ליצור השעיה. לחלופין, להוסיף 20 מיליליטר של 20% WT פתרון ABF שהוכן מראש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוקן את התערובת לנטרל לתוך צינור צנטריפוגות ו צנטריפוגות ב2,056 XG במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוקן את Supernatant למכל פסולת בסיסי (כדי להבטיח נטרול סך הכל) וredisperse אבקת הזרז ב 20 מיליליטר של מים DI ultrapure. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פירוק סיליקה בסודיום הידרוקסיד לCarbides אלקליין-יציב וnitrides (כגון טק וTa 3 N 5) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את 200 מ&quot;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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 30 מיליליטר של לפחות 0.1 פתרון NaOH המימי M. צרף הקבל לRBF או לאטום עם פקק גומי ושעוות Parafilm. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חום ב 60 מעלות צלזיוס מתחת ערבוב מתמיד במשך 16 שעות. לאחר קירור, צנטריפוגה הפתרון ב2,056 XG במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוקן את supernatant לתוך מיכל פסולת בסיסי וredisperse אבקת הזרז ב 20 מיליליטר של מים DI ultrapure. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Oyama, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. , (1996).</li><li>Michalsky, R., Zhang, Y. -. J., Medford, A. J., Peterson, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Departures+from+the+Adsorption+Energy+Scaling+Relations+for+Metal+Carbide+Catalysts.">Departures from the Adsorption Energy Scaling Relations for Metal Carbide Catalysts.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (24), 13026-13034 (2014).</li><li>Kimmel, Y. C., Xu, X., Yu, W., Yang, X., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+in+Electrochemical+Stability+of+Transition+Metal+Carbides+and+Their+Potential+Use+As+Supports+for+Low-Cost+Electrocatalysts.">Trends in Electrochemical Stability of Transition Metal Carbides and Their Potential Use As Supports for Low-Cost Electrocatalysts.</a> ACS Catal. 4 (5), 1558-1562 (2014).</li><li>Levy, R. B., Boudart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platinum-like+behavior+of+tungsten+carbide+in+surface+catalysis.">Platinum-like behavior of tungsten carbide in surface catalysis.</a> Science. 181, 547-549 (1973).</li><li>Chen, Z., Higgins, D., Yu, A., Zhang, L., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+non-precious+metal+electrocatalysts+for+PEM+fuel+cells.">A review on non-precious metal electrocatalysts for PEM fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 4 (9), 3167-3192 (2011).</li><li>Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolayer+platinum+supported+on+tungsten+carbides+as+low-cost+electrocatalysts:+opportunities+and+limitations.">Monolayer platinum supported on tungsten carbides as low-cost electrocatalysts: opportunities and limitations.</a> Energy Environ. Sci. 4, 3900 (2011).</li><li>Stottlemyer, A. L., Kelly, T. G., Meng, Q., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactions+of+oxygen-containing+molecules+on+transition+metal+carbides:+Surface+science+insight+into+potential+applications+in+catalysis+and+electrocatalysis.">Reactions of oxygen-containing molecules on transition metal carbides: Surface science insight into potential applications in catalysis and electrocatalysis.</a> Surf. Sci. Rep. 67, 201-232 (2012).</li><li>Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+nanoscience+on+heterogeneous+catalysis.">The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis.</a> Science. 299, 1688-1691 (2003).</li><li>Kimmel, Y. C., Esposito, D. V., Birkmire, R. W., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+carbon+on+the+hydrogen+evolution+reactivity+of+tungsten+carbide+(WC)+and+Pt-modified+WC+electrocatalysts.">Effect of surface carbon on the hydrogen evolution reactivity of tungsten carbide (WC) and Pt-modified WC electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 3019-3024 (2012).</li><li>Yang, X., Kimmel, Y. C., Fu, J., Koel, B. E., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+Tungsten+Carbide+Catalysts+by+Use+of+an+Oxygen+Plasma+Pretreatment.">Activation of Tungsten Carbide Catalysts by Use of an Oxygen Plasma Pretreatment.</a> ACS Catal. 2, 765-769 (2012).</li><li>Garcia-Esparza, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tungsten+carbide+nanoparticles+as+efficient+cocatalysts+for+photocatalytic+overall+water+splitting.">Tungsten carbide nanoparticles as efficient cocatalysts for photocatalytic overall water splitting.</a> ChemSusChem. 6, 168-181 (2013).</li><li>Yan, Z., Cai, M., Shen, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanosized+tungsten+carbide+synthesized+by+a+novel+route+at+low+temperature+for+high+performance+electrocatalysis.">Nanosized tungsten carbide synthesized by a novel route at low temperature for high performance electrocatalysis.</a> Sci. Rep. 3, 1646 (2013).</li><li>Giordano, C., Erpen, C., Yao, W., Antonietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Mo+and+W+carbide+and+nitride+nanoparticles+via+a+simple+'urea+glass'+route.">Synthesis of Mo and W carbide and nitride nanoparticles via a simple 'urea glass' route.</a> Nano Lett. 8, 4659-4663 (2008).</li><li>Abdullaeva, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+temperature+stable+WC1&#8722;x@C+and+TiC@C+core&#8211;shell+nanoparticles+by+pulsed+plasma+in+liquid.">High temperature stable WC1&#8722;x@C and TiC@C core&#8211;shell nanoparticles by pulsed plasma in liquid.</a> R. Soc. Chem. Adv. 3, 513 (2013).</li><li>Vallance, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+microwave+interaction+mechanisms+and+reaction+pathways+in+the+energy-efficient,+ultra-rapid+synthesis+of+tungsten+carbide.">Probing the microwave interaction mechanisms and reaction pathways in the energy-efficient, ultra-rapid synthesis of tungsten carbide.</a> Green Chem. 14, 2184 (2012).</li><li>Shen, P. K., Yin, S., Li, Z., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+performance+of+nanosized+tungsten+carbides+for+electrocatalysis.">Preparation and performance of nanosized tungsten carbides for electrocatalysis.</a> Electrochim. Acta. 55, 7969-7974 (2010).</li><li>Nikiforov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=WC+as+a+non-platinum+hydrogen+evolution+electrocatalyst+for+high+temperature+PEM+water+electrolysers.">WC as a non-platinum hydrogen evolution electrocatalyst for high temperature PEM water electrolysers.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 18591-18597 (2012).</li><li>Fang, Z. Z., Wang, X., Ryu, T., Hwang, K. S., Sohn, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+sintering,+and+mechanical+properties+of+nanocrystalline+cemented+tungsten+carbide+&#8211;+A+review.">Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide &#8211; A review.</a> Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 27, 288-299 (2009).</li><li>Liu, Y., Kelly, T. G., Chen, J. G., Mustain, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Carbides+as+Alternative+Electrocatalyst+Supports.">Metal Carbides as Alternative Electrocatalyst Supports.</a> ACS Catal. 3, 1184-1194 (2013).</li><li>Nie, M., Shen, P. K., Wei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystaline+tungsten+carbide+supported+Au&#8211;Pd+electrocatalyst+for+oxygen+reduction.">Nanocrystaline tungsten carbide supported Au&#8211;Pd electrocatalyst for oxygen reduction.</a> J. Power Sources. 167 (1), 69-73 (2007).</li><li>Ham, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Palladium-nickel+alloys+loaded+on+tungsten+carbide+as+platinum-free+anode+electrocatalysts+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells.">Palladium-nickel alloys loaded on tungsten carbide as platinum-free anode electrocatalysts for polymer electrolyte membrane fuel cells.</a> Chem Commun (Camb). 47 (20), 5792-5794 (2011).</li><li>Yan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-free+pseudomorphic+synthesis+of+tungsten+carbide+nanorods.">Template-free pseudomorphic synthesis of tungsten carbide nanorods.</a> Small. 8, 3350-3356 (2012).</li><li>Esposito, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+hydrogen-evolution+catalysts+based+on+monolayer+platinum+on+tungsten+monocarbide+substrates.">Low-cost hydrogen-evolution catalysts based on monolayer platinum on tungsten monocarbide substrates.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 9859-9862 (2010).</li><li>Esposito, D. V., Hunt, S. T., Kimmel, Y. C., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+class+of+electrocatalysts+for+hydrogen+production+from+water+electrolysis:+metal+monolayers+supported+on+low-cost+transition+metal+carbides.">A new class of electrocatalysts for hydrogen production from water electrolysis: metal monolayers supported on low-cost transition metal carbides.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 3025-3033 (2012).</li><li>Kelly, T. G., Hunt, S. T., Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolayer+palladium+supported+on+molybdenum+and+tungsten+carbide+substrates+as+low-cost+hydrogen+evolution+reaction+(HER)+electrocatalysts.">Monolayer palladium supported on molybdenum and tungsten carbide substrates as low-cost hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 38, 5638-5644 (2013).</li><li>Hunt, S. T., Nimmanwudipong, T., Roman-Leshkov, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+non-sintered,+metal-terminated+tungsten+carbide+nanoparticles+for+catalysis.">Engineering non-sintered, metal-terminated tungsten carbide nanoparticles for catalysis.</a> Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53 (20), 5131-5136 (2014).</li><li>Mehrota, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alkoxides+and+Alkylalkoxides+of+Metals+and+Metalloids.">Alkoxides and Alkylalkoxides of Metals and Metalloids.</a> Inorg. Chim. Acta. 1, 99-112 (1967).</li><li>Munoz-Aguado, M., Gregorkiewitz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-Gel+Synthesis+of+Microporous+Amorphous+Silica+from+Purely+Inorganic+Precursors.">Sol-Gel Synthesis of Microporous Amorphous Silica from Purely Inorganic Precursors.</a> J. Colloid Interface Sci. 185, 459-465 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

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 לאצטו...

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 ​​&lt;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.

<table><tbody><tr><td>n-heptane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>246654</td><td></td></tr><tr><td>polyoxyethylene (4) lauryl ether</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>235989</td><td>Brij&amp;reg; L4</td></tr><tr><td>tungsten (VI) isopropoxide</td><td>Alfa Aesar</td><td>40247</td><td>W(VI)IPO</td></tr><tr><td>tungsten (VI) chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/241911?lang=en&amp;amp;region=US&quot;&gt;241911&lt;/a&gt;</td><td>To prepare W(VI)IPO, homemade</td></tr><tr><td>tungsten (IV) chloride</td><td>Strem Chemicals</td><td>74-2348</td><td>To prepare W(IV)IPO, homemade</td></tr><tr><td>tantalum (V) isopropoxide</td><td>Alfa Aesar</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.alfa.com/en/catalog/40038&quot;&gt;40038&lt;/a&gt;</td><td>Ta(V)IPO</td></tr><tr><td>niobium (V) isopropoxide</td><td>Alfa Aesar</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.alfa.com/en/catalog/36572&quot;&gt;36572&lt;/a&gt;</td><td>Nb(V)IPO</td></tr><tr><td>nickel (II) methoxyethoxide</td><td>Alfa Aesar</td><td>42377</td><td>Ni(II)MEO</td></tr><tr><td>titanium (IV) isopropoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/87560?lang=en&amp;amp;region=US&quot;&gt;87560&lt;/a&gt;</td><td>Ti(IV)IPO</td></tr><tr><td>molybdenum (V) isopropoxide</td><td>Alfa Aesar</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.alfa.com/en/catalog/39159&quot;&gt;39159&lt;/a&gt;</td><td>Mo(V)IPO</td></tr><tr><td>molybdenum (V) chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/208353?lang=en&amp;amp;region=US&quot;&gt;208353&lt;/a&gt;</td><td>To prepare Mo(V)IPO, homemade</td></tr><tr><td>tetraethyl orthosilicate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>333859</td><td>TEOS</td></tr><tr><td>ammonium hydroxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320145</td><td></td></tr><tr><td>methanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34860</td><td></td></tr><tr><td>anhydrous isopropanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&amp;amp;region=US&quot;&gt;278475&lt;/a&gt;</td><td>To prepare homemade alkoxides</td></tr><tr><td>ammonium bifluoride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>224820</td><td></td></tr><tr><td>carbon black</td><td>Cabot Corp.</td><td>Vulcan&amp;reg; XC72R</td><td></td></tr><tr><td>Methane</td><td>AirGas</td><td>ME R300</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen</td><td>AirGas</td><td>HY UHP300</td><td></td></tr><tr><td>Ammonia</td><td>AirGas</td><td>AM AH80N705</td><td></td></tr><tr><td>Quartz Tube Furnace</td><td>MTI Corp.</td><td>OTF-1200X-S-UL</td><td></td></tr></tbody></table>

reverse microemulsion-mediated synthesis of monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles

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.

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 במתכ?...

Watch this Scientific Journal Video about Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles at JoVE.com

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

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

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

reverse-microemulsion-mediated-synthesis-monometallic-bimetallic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.8K Views.  Massachusetts Institute of Technology. A “removable ceramic coating method” is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Video: Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

חומרים אנרגטיים הכנה ותגובתיות של Gasless Nanostructured

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Engineering

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol

In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol is presented. This compound can be used to effectively reduce and complex metal salts into metal core nanoparticles coated with the compound. By controlling the concentrations of salt and silane one is able to control reaction rates, particle size, and nanoparticle coating. The effects of these changes were characterized through transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis spectrometry (UV-Vis), Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). A unique aspect to this reaction is that usually silanes hydrolyze and cross-link in water; however, in this system the silane is water-soluble and stable. It is known that silicon and amino moieties can form complexes with metal salts. The silicon is known to extend its coordination sphere to form penta- or hexa-coordinated species. Furthermore, the silanol group can undergo hydrolysis to form a Si-O-Si silica network, thereby transforming the metal nanoparticles into a functionalized nanocomposites.

Generation of Zerovalent Metal Core Nanoparticles Using n-2-aminoethyl-3-aminosilanetriol

A novel method for metal core nanoparticle synthesis using a water stable silanol is described.

הדור של Zerovalent מתכת Core חלקיקים שימוש n- (2-aminoethyl) -3-aminosilanetriol

In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of ...

The Synthesis of [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- Using a Metastable Sn(I) Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

The number of well-characterized metalloid tin clusters, synthesized by applying the disproportionation of a metastable Sn(I) halide in the presence of a sterically demanding ligand, has increased in recent years. The metastable Sn(I) halide is synthesized at&#160;&#34;outer space conditions&#34; via the preparative co-condensation technique. Thereby, the subhalide is synthesized in an oven at high temperatures, around 1,300 &#176;C, and at reduced pressure by the reaction of elemental tin with hydrogen halide gas (e.g., HCl). The subhalide (e.g., SnCl) is trapped within a matrix of an inert solvent, like toluene at -196 &#176;C. Heating the solid matrix to -78 &#176;C gives a metastable solution of the subhalide. The metastable subhalide solution is highly reactive but can be stored at -78 &#176;C for several weeks. On heating the solution to room temperature, a disproportionation reaction occurs, leading to elemental tin and the corresponding dihalide. By applying bulky ligands like Si(SiMe3)3, the intermediate metalloid cluster compounds can be trapped before complete disproportionation to elemental tin. Hence, the reaction of a metastable Sn(I)Cl solution with Li-Si(SiMe3)3 gives [Sn10(Si(SiMe3)3)4]2- 1 as black crystals in high yield. 1 is formed via a complex reaction sequence including salt metathesis, disproportionation, and degradation of larger clusters. Further, 1 can be analyzed by various methods like NMR or single crystal X-ray structure analysis.

The Synthesis of [Sn10SiSiMe334]2- Using a Metastable SnI Halide Solution Synthesized via a Co-condensation Technique

The disproportionation reaction of a metastable Sn(I) chloride solution, obtained via the preparative co-condensation technique, is used for the synthesis of a metalloid tin cluster compound.

הסינתזה של [Sn<sub&gt; 10</sub&gt; (Si (Sime<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 3</sub&gt;)<sub&gt; 4</sub&gt;]<sup&gt; 2</sup<sup&gt; -</sup&gt; שימוש metastable Sn (I) פתרון Halide מסונתז באמצעות טכניקה Co-עיבוי

The number of well-characterized metalloid tin clusters, synthesized by applying the disproportionation of a metastable Sn(I) halide in the presence of a ...

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are demonstrated here. The catalyst forms a substitutional solid solution structure, with a small and uniform particle size around 2 nm. This is realized by careful control over the impregnation, calcination, and reduction steps during catalyst preparation and is identified by advanced in situ synchrotron techniques. The catalyst propane dehydrogenation performance continuously improves with increasing Cu:Pt atomic ratio.

A convenient method for the synthesis of 2 nm supported bimetallic nanoparticle Pt-Cu catalysts for propane dehydrogenation is reported here. In situ synchrotron X-ray techniques allow for the determination of the catalyst structure, which is typically unobtainable using laboratory instruments.

סינתזה ובדיקה של Pt-Cu נתמך פתרון מוצק Nanoparticle זרזים עבור פרופ &#39;Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are ...

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of NixNb1-xO nanoparticles with different atomic compositions (x = 0.03, 0.08, 0.15, and 0.20) have been prepared by chemical precipitation. These NixNb1-xO catalysts are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The study revealed the sponge-like and fold-like appearance of Ni0.97Nb0.03O and Ni0.92Nb0.08O on the NiO surface, and the larger surface area of these NixNb1-xO catalysts, compared with the bulk NiO. Maximum surface area of 173 m2/g can be obtained for Ni0.92Nb0.08O catalysts. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived compounds using the synthesized Ni0.92Nb0.08O catalysts have been investigated.

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

A protocol for the synthesis of sponge-like and fold-like Ni1-xNbxO nanoparticles by chemical precipitation is presented.

שיטת משקעים כימיים לסינתזה של Nb2O5 ששינה בצובר זרזים ניקל עם סגולי גבוה

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution of capping ligands during the synthesis reaction, their role in regulating the nucleation and growth rates of colloidal nanoparticles is not well understood. In this work, we demonstrate a mechanistic investigation of the role of trioctylphosphine (TOP) in Pd nanoparticles in different solvents (toluene and pyridine) using in situ SAXS and ligand-based kinetic modeling. Our results under different synthetic conditions reveal the overlap of nucleation and growth of Pd nanoparticles during the reaction, which contradicts the LaMer-type nucleation and growth model. The model accounts for the kinetics of Pd-TOP binding for both, the precursor and the particle surface, which is essential to capture the size evolution as well as the concentration of particles in situ. In addition, we illustrate the predictive power of our ligand-based model through designing the synthetic conditions to obtain nanoparticles with desired sizes. The proposed methodology can be applied to other synthesis systems and therefore serves as an effective strategy for predictive synthesis of colloidal nanoparticles.

The main goal of this work is to elucidate the role of capping agents in regulating the size of palladium nanoparticles by combining in situ small angle x-ray scattering (SAXS) and ligand-based kinetic modeling.

התגרענות בתיווך ליגנד והצמיחה של חלקיקי מתכת פלדיום

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

Synthesis of Bimetallic Pt/Sn-based Nanoparticles in Ionic Liquids

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular physico-chemical properties of ionic liquids (ILs) are exploited to control both nucleation and growth processes. The nanoparticles form colloidal sols of very high colloidal stability in the IL, which is particularly interesting in view of their use as quasi-homogeneous catalysts. Procedures for both nanoparticle extraction in conventional solvents and for nanoparticle precipitation are presented. The size, structure and composition of the synthesized nanocrystals are confirmed using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), X-ray diffraction analysis (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). By this, we show that the nanocrystals are random-type alloy and of small (2-3 nm) size. The catalytic activity and selectivity in the hydrogenation of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes is tested in a semi-continuous batch-type reactor. In this context, the bimetallic Pt/Sn-based nanoparticles reveal a high selectivity towards the unsaturated alcohol.

A protocol for the synthesis of bimetallic nanoparticles in ionic liquids and the procedure of their catalytic testing in the selective hydrogenation of unsaturated aldehydes are described.

סינתזה של חלקיקים מבוססות-Pt/Sn בי-מתכתיים נוזלים יוניים

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

מלח מותכת סינתזה של חלקיקי תחמוצת מתכת מורכבים

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Imine Metathesis by Silica-Supported Catalysts Using the Methodology of Surface Organometallic Chemistry

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared according to the methodology developed by surface organometallic chemistry (SOMC). In this framework, catalytic cycles can be determined by isolating crucial intermediates. All air-sensitive materials are handled under inert atmosphere (using gloveboxes or a Schlenk line) or high vacuum lines (HVLs, &#60;10-5 mbar). The preparation of SiO2-700 (silica dehydroxylated at 700 &#176;C) and subsequent applications (the grafting of complexes and catalytic runs) requires the use of HVLs and double-Schlenk techniques. Several well-known characterization methods are used, such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental microanalysis, solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy (SSNMR), and state-of-the-art dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy (DNP-SENS). FTIR and elemental microanalysis permit scientists to establish the grafting and its stoichiometry. 1H and 13C SSNMR allows the structural determination of the hydrocarbon ligands coordination sphere. DNP SENS is an emerging powerful technique in solid characterization for the detection of poorly sensitive nuclei (15N, in our case). SiO2-700 is treated with about one equivalent of the metal precursor compared to the amount of surface silanol (0.30 mmol&#183;g-1) in pentane at room temperature. Then, volatiles are removed, and the powder samples are dried under dynamic high vacuum to afford the desired materials [(&#8801;Si-O-)Hf(&#951;2&#960;-MeNCH2)(&#951;1-NMe2)(&#951;1-HNMe2)]. After a thermal treatment under high vacuum, the grafted complex is converted into metal imido silica complex [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)]. [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] effectively promotes the metathesis of imines, using the combination of two imine substrates, N-(4-phenylbenzylidene)benzylamine, or N-(4-fluorobenzylidene)-4-fluoroaniline, with N-benzylidenetert-butylamine as substrates. A significantly lower conversion is observed with the blank runs; thus, the presence of the imido group in [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is correlated to the catalytic performance.

A new group IV metal catalyst for imine metathesis is prepared by grafting amine metal complex onto dehydroxylated silica. Surface metal fragments are characterized using FT-IR, elemental microanalysis, and solid-state NMR spectroscopy. Further dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy experiments complement the determination of the coordination sphere.

Imine מטאפיתזה על ידי הזרזים התומכים בסיליקה באמצעות מתודולוגיה של כימיה אורגנומתכתית של פני השטח

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared ...

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

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed by rinsing and supercritical drying steps, often resulting in mechanically fragile materials. Here, a method to synthesize nanostructured porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section from insoluble salt needle templates is presented. The combination of oppositely charged platinum, palladium, and copper square planar ions results in the rapid formation of insoluble salt needles. Depending on the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template and the choice of chemical reducing agent, either macrotubes or macrobeams form with a porous nanostructure comprised of either fused nanoparticles or nanofibrils. Elemental composition of the macrotubes and macrobeams, determined with x-ray diffractometry and x-ray photoelectron spectroscopy, is controlled by the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template. Macrotubes and macrobeams may be pressed into free standing films, and the electrochemically active surface area is determined with electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. This synthesis method demonstrates a simple, relatively fast approach to achieve high-surface area platinum-based macrotubes and macrobeams with tunable nanostructure and elemental composition that may be pressed into free-standing films with no required binding materials.

A synthesis method to obtain porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section through chemical reduction of insoluble salt-needle templates is presented.

שיטת סינתזה בתבנית מלח עבור מק'בים מקרו-צינורות מבוססי פלטינה נקבוביים

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

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

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video