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
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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. Sintesi di Silica-incapsulati Monometallic o bimetallico Metal Oxide nanoparticelle <ol><li> Preparare la microemulsione inversa <ol><li> Aggiungere 240 ml di n-eptano anidro per un ambiente pulito, essiccato 1 L pallone a fondo tondo (RBF) contenente una ancoretta magnetica essiccato mediante un cilindro pulito, essiccato graduata. </li><li> Aggiungere 54 ml di poliossietilene (4) lauril etere per il n-eptano sotto costante agitazione. Nota: A causa della elevata viscosità e bassa tensione superficiale di questo tensioattivo, un pulito, asciutto siringa da 60 ml deve essere utilizzato per ottenere volumi precisi anziché un cilindro graduato. </li><li> Aggiungere 7,8 ml di ultrapura, deionizzata (DI) sotto costante agitazione con una pipetta. Sigillare la RBF con un tappo di gomma e cera Parafilm. Lasciate che la RME mescolare per almeno 10 minuti. </li><li> Aggiungere 0,1 a 0,5 ml di grado reagente NH 4 OH all&#39;emulsione se si desidera ridurre il tempo di idrolisi. Nota: alcuni precursori alcossido metallo idroLyze lentamente a pH neutro. Lasciate che la RME mescolare per almeno altri 10 minuti dopo l&#39;aggiunta di NH 4 OH. Come esempio rappresentativo, aggiungendo 0,5 ml di NH 4 OH è raccomandato per sintesi coinvolgono titanio (IV) isopropossido. </li></ol></li><li> Preparare un precursore alcossido metallico, alcool, e n-eptano soluzione <ol><li> Collegare un ambiente pulito, forno a secco 250 ml RBF ad una linea Schlenk e un getto di azoto. In alternativa, inserire il pulito, forno secco 250 ml RBF in un cassetto portaoggetti azoto secco. </li><li> Aggiungere 12 ml di 5% w / v tungsteno isopropossido (OMPI) in isopropanolo con una siringa asciutta. In questa fase, altri alcossidi metallici possono anche essere aggiunti, come il tantalio (V) isopropossido (Taipo), molibdeno (V) isopropossido (MoIPO), niobio (V) isopropossido (NbIPO), titanio (IV) isopropossido (TiIPO), nichel (II) methoxyethoxide (NiMEO), cobalto (II) isopropossido (Coipo), etc. Nota: alcossidi metallici possono essere acquistati commercialmente o sintetizzati con l&#39;aggiunta di un anidronoi alcol al corrispondente sale cloruro metallico utilizzando una linea Schlenk come descritto altrove. (Attenzione: metallo sintesi alcossido dalle versioni cloruro di metallo gassoso HCl e deve essere eseguita in una cappa ben ventilata) 27 </li><li> Utilizzando un pulito, cannula essiccato, trasferire 120 ml di n-eptano anidro al RBF 250 ml contenente la soluzione di alcossido metallico </li></ol></li><li> Utilizzando un pulito, cannula essiccato, trasferire la soluzione metallo alcossido-alcool-n-eptano in RME sotto costante agitazione nell&#39;arco di 10 min. Nota: Per alcossidi metallici che reagiscono violentemente con l&#39;acqua, come il tellurio (IV) isopropossido, è necessario un tasso di drop-saggio molto più lento di aggiunta. La soluzione finale deve essere otticamente chiaro indipendentemente precursore alcossido metallico utilizzato, ma può essere vari colori a seconda delle alcossidi metallici utilizzati e le loro stati di ossidazione. Notiamo che se l&#39;emulsione è trasparente o traslucido dipende dalla dimensione delle particellementre il colore dipende stato di ossidazione del metallo. </li><li> Dopo 4 ore, utilizzare una siringa per iniettare asciutta 1,4 ml di grado reagente NH 4 OH nella goccia a goccia soluzione. Quindi, utilizzando un altro, la siringa asciutto e pulito, iniettare 1,2 ml di grado reagente tetraetilortosilicato (TEOS) goccia a goccia. Nota: idrossido di sodio (NaOH) non deve essere utilizzato in quanto può portare a densificazione dei gusci di silice durante carburazione / nitrurazione e causare impurità sodio nel reticolo delle nanoparticelle finali. NH 4 OH residuo dall&#39;altro decompone comodamente durante i trattamenti termici. </li><li> Dopo 16,5 ore, rimuovere il tappo di gomma e utilizzare un pulito, asciutto cilindro graduato aggiungere 300 ml di metanolo alla soluzione sotto costante agitazione. </li><li> Dopo 10 minuti di agitazione, rimuovere la ancoretta e consentire la soluzione di stabilirsi. Nota: Ci saranno due fasi liquide presenti: una fase superiore ricca di eptano e una fase inferiore ricca di metanolo. Il metallo o silice incapsulatonanoparticelle Xide, designate come SiO 2 / MO x sedimenta sul fondo del pallone dalla fase inferiore. </li><li> Dopo 1 ora, decantare la fase liquida in un contenitore per rifiuti organici e raccogliere la fase solida SiO 2 / MO x 50 ml in provette pulite. Nota: se si utilizzano tubi di polipropilene o polistirolo centrifuga, il precipitante non può essere immagazzinato a lungo termine in questo stato come eptano residua lentamente sciogliere il tubo da centrifuga, provocando la allungare. Inoltre, residuo NH 4 OH e TEOS possono causare il SiO 2 per continuare a crescere al di là di ciò che è stato desiderato. </li><li> Centrifugare il SiO 2 / MO fase x a 2.056 xg per 5 minuti, poi decantare il surnatante in un contenitore per rifiuti organici. </li><li> Aggiungere 10-30 ml di acetone per ogni 50 ml di tubo di centrifuga, disperdere la polvere nel acetone da agitazione o sonicating. Questo aiuta a rimuovere l&#39;eccesso di tensioattivi prima calcinazione. </li><li> Centrifuge la miscela di acetone e x SiO 2 / MO a 4.626 xg per 10 min e poi decantare il surnatante in un contenitore per rifiuti organici. Lasciare che il SiO 2 / MO x gel per asciugare tutta la notte. </li></ol> 2. Trattamento Termico della polvere sintetizzato Dichiarazione Precauzioni: idrogeno, metano, ammoniaca e gas sono estremamente infiammabili. Gas ammoniaca è tossica. Un accurato controllo tenuta deve essere eseguita prima di tutti i trattamenti termici, i trattamenti e deve essere eseguita in forno quarzo tubolare conservato in una cappa aspirante ben ventilato con un gorgogliatore di olio presso l&#39;uscita del gas. Tutte le bombole di gas devono essere dotati di tagliafiamma e conservati lontano dal forno. Se richiesto da norme di legge o istituzionali, gas di ammoniaca in eccesso deve gorgogliare attraverso un grande volume di acqua e sia scartato come rifiuto base o neutralizzato in una soluzione di cloruro di ammonio con un pH 7 HCl. <ol><li> Calcinazione del SiO 2 / MO x powder in aria <ol><li> Crush the essiccato SiO 2 / MO x gel in una polvere fine con un ancoretta vetro o mortaio e pestello. Mettere la polvere in barche crogiolo di allumina e del carico in un forno di quarzo-tubo. </li><li> Utilizzando un / min velocità di riscaldamento di 2 ° C, calcinare il SiO 2 / MO x polvere sotto 100 SCCM di aria a 450 ° C per 1 ora. Ciò elimina qualsiasi tensioattivo residuo e aumenta anche la microporosità dei gusci di silice. Dopo che il forno si è raffreddato, rimuovere le calcinati SiO 2 / MO x polveri e conservare in condizioni ambientali. </li></ol></li><li> Carburazione del SiO 2 / MO x polvere in metano / atmosfera di idrogeno <ol><li> Caricare il calcinata SiO 2 / MO x polvere in un smaltato allumina barca crogiolo e posto in un forno di quarzo-tubo. Lavare il forno quarzo tubo con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;ossigeno. Eseguire un controllo delle perdite a spruzzo tutti i giunti con acqua saponata. </li><li> Utilizzando un2 ° C / min velocità di riscaldamento, carburare il SiO 2 / MO x polvere sotto 120 sccm di idrogeno e 33 sccm di metano a 850 ° C per 4 ore per formare SiO 2 / MC x. </li><li> Dopo 4 ore, fermare il flusso di metano e tenere la polvere a 850 ° C per 1 ora a soli 120 sccm di idrogeno per pulire qualsiasi carbonio superficiale eccesso. </li><li> Lasciare raffreddare il forno lentamente a temperatura ambiente inferiore a 120 sccm di idrogeno. Poi, lavare il forno con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;idrogeno. </li><li> Flusso 95 sccm di azoto e 5 SCCM di aria sopra la polvere per 3 ore a passivarsi lentamente i carburi prima esposizione all&#39;aria. </li><li> Rimuovere il SiO 2 / MC x polvere dal forno e conservare in un essiccatore sotto vuoto o in un cassetto portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine delle nanoparticelle carburo metallico nell&#39;aria. </li></ol></li><li> Nitrurazione del SiO 2 / MO x polvere in atmosfera di ammoniaca <ol><li> Load la calcinata SiO 2 / MO x polvere in una barca crogiolo di allumina e posto in un forno di quarzo-tubo. </li><li> Lavare il forno quarzo tubo con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;ossigeno. </li><li> Utilizzo di un / min velocità di riscaldamento di 2 ° C, nitridize il SiO 2 / MO x polvere sotto 100 SCCM di ammoniaca a 800 ° C per 4 ore per formare SiO 2 / MN x. </li><li> Lasciare raffreddare il forno lentamente a temperatura ambiente. Poi, lavare il forno con azoto per almeno 30 minuti per rimuovere l&#39;ammoniaca. </li><li> Flusso 95 sccm di azoto e 5 SCCM di aria sopra la polvere per 3 ore a passivarsi lentamente i nitruri prima esposizione all&#39;aria. </li><li> Rimuovere il SiO 2 / MN x polvere dal forno e conservare in un essiccatore sotto vuoto o in un cassetto portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine delle nanoparticelle di nitruro di metallo in aria. </li></ol></li></ol> 3. Rimozione delle Conchiglie di silice e Sostenere il Nanoparticelle Attenzione Dichiarazione: bifluoruro ammonio (ABF) è altamente tossico. Esso deve essere maneggiato solo in una cappa ben ventilata utilizzando un equipaggiamento di protezione individuale, compresi guanti di gomma butilica, una visiera e un camice HF-resistente con maniche HF-resistente. Vetro e metallo attrezzature di laboratorio dovrebbero mai essere utilizzati quando si maneggiano ABF. <ol><li> Silice Scioglimento in ammonio Bifluoruro per acidi stabili Carburi metallici e Nitruri (come il WC e W 2 N) <ol><li> Pesare 200 mg di SiO 2 / MC x o SiO 2 / MN x e mettere in un contenitore di polipropilene sigillabile 30 ml con ancoretta magnetica rivestita in teflon. </li><li> Se si desidera supportare le nanoparticelle su un supporto del catalizzatore un&#39;area superficiale elevata, come nerofumo o nanotubi di carbonio, pesare il materiale e aggiungerlo al contenitore sigillabile polipropilene. Nota: La massa pesata dipenderà dal carico desiderato di nanoparticelle su The supporto. Per supporti catalitici che non sono stabili in ABF, come allumina, il supporto può essere aggiunto dopo la silice è stato rimosso e il ABF viene neutralizzata. Se non viene aggiunto alcun supporto, si otterrà un nanodispersione. </li><li> Aggiungere 20 ml di acqua deionizzata ultrapura e iniziare la miscelazione per formare una sospensione. In alternativa, aggiungere 20 ml del 20% in peso soluzione pre-made ABF. </li><li> Pesare 5 g di ABF e poi aggiungere al composto mescolando. Una volta aggiunto, sigillare il contenitore in polipropilene. Nota: dissoluzione di ABF in acqua è endotermica, quindi la temperatura della soluzione cadrà. </li><li> Per garantire la completa dissoluzione della silice e buona dispersione delle nanoparticelle sul supporto del catalizzatore, fermare la reazione dopo 16 ore con l&#39;aggiunta di grado reagente NH 4 OH goccia a goccia per neutralizzare la soluzione ABF ad un pH di 6-7. Attenzione: questa reazione è esotermica. </li><li> Svuotare la miscela neutralizzata in una provetta da centrifuga e centrifugare a 2056 xg per 10 min. </li><li> Svuotare il supernatant in un contenitore per rifiuti alcalino (per garantire la neutralizzazione totale) e la polvere redisperse catalizzatore in 20 ml di acqua ultrapura DI. </li><li> Centrifugare a 4626 xg per 10 minuti, scartare il surnatante, e fare un finale di 20 ml di acqua deionizzata di risciacquo. Fino a 12.850 xg può essere richiesto per le nanoparticelle non supportati. </li><li> Essiccare la polvere sotto vuoto e quindi memorizzare in un essiccatore sotto vuoto o un vano portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine dei carburi metallici o nitruro nanoparticelle. </li></ol></li><li> Silice Scioglimento in idrossido di sodio per Carburi alcalini-Stabile e Nitruri (come TaC e Ta 3 N 5) <ol><li> Pesare 200 mg di SiO 2 / MC x o SiO 2 / MN x e mettere in un bicchiere RBF 50 ml con ancoretta magnetica. Pesare e aggiungere un supporto del catalizzatore, se desiderato. </li><li> Aggiungere 30 ml di almeno 0,1 M soluzione acquosa di NaOH. Fissare un condensatore per la RBF o sigillare con un tappo di gomma e cera Parafilm. </li><li> Riscaldare a 60 ° C sotto agitazione costante per 16 ore. Dopo raffreddamento, centrifugare la soluzione a 2.056 xg per 10 min. </li><li> Svuotare il surnatante in un contenitore per rifiuti alcalina e redisperse la polvere catalizzatore in 20 ml di acqua ultrapura DI. </li><li> Centrifugare a 4626 xg per 10 minuti, scartare il surnatante, e fare un finale di 20 ml di acqua deionizzata di risciacquo. Fino a 12.850 xg può essere richiesto per le nanoparticelle non supportati. </li><li> Essiccare la polvere sotto vuoto e quindi memorizzare in un essiccatore sotto vuoto o un vano portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine dei carburi metallici o nitruro nanoparticelle. </li></ol></li></ol>

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	<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.

Una procedura per la sintesi non sinterizzato, metallo terminato carburo di metalli di transizione e di nitruro di nanoparticelle con dimensioni e struttura sintonizzabili è presentato qui 26 gradini critici nel metodo includono:. Utilizzando un RBF privo di umidità per contenere il precursore alcossido metallo diluito, evitando metallo alcalino impurità durante tutte le fasi, precipitare il RME con metanolo in eccesso rispetto a acetone o isopropanolo, eseguendo un controllo delle perdite adeguata prima c...

Carburi metallici presto transizione (PTM) sono a basso costo, i materiali di terra-abbondante che presentano elevata stabilità termica e elettrochimica, nonché attività catalitiche uniche. 1-3 In particolare, carburo di tungsteno (WC) e di molibdeno carburo (Mo 2 C) hanno stata ampiamente studiata per le loro somiglianze catalitiche ai metalli del gruppo del platino (PGM). 4,5 Grazie a queste proprietà favorevoli, PTM sono stati individuati come candidati per la sostituzione di costosi catalizzatori PGM emergenti tecnologie di energia rinnovabili, come conversione della biomassa, celle a combustibile, e elettrolizzatori. 6,7 Per massimizzare attività catalitica, catalizzatori commerciali sono quasi sempre formulati come nanoparticelle ultrasmall (diametro &lt;10 nm) dispersi su un supporto ad elevata area superficiale, come il nerofumo. 8 Tuttavia, la sintesi di PTM richiede temperature superiori a ~ 700 ° C. Ciò causa un forte sinterizzazione del nanoparticles (NP), l&#39;eccesso di deposizione di carbonio superficiale (coke), e il degrado supporto termico. Sia sinterizzazione delle particelle e sostegno degrado portare ad una diminuzione delle superfici dei materiali. Eccesso di impurità superficie di deposizione blocchi di metallo siti attivi, che ha dimostrato di ridurre notevolmente o in alcuni casi eliminare completamente l&#39;attività catalitica del PTM. 9,10 Come tale, lo studio fondamentale di TMC reattività è prevalentemente eseguito su microparticelle bulk o film sottili con finemente controllato superfici piuttosto che in alto Superficie nanomateriali TMC. Molti metodi sono stati sviluppati per sintetizzare TMC NP, ma questi metodi non sono adatti per la sintesi cataliticamente attivi TMC NP. Tradizionali tecniche di impregnazione bagnate utilizzano soluzioni saline metalliche impregnati su un supporto ad elevata area superficiale. Per riscaldamento, i metodi di impregnazione bagnate possono esporre il supporto del catalizzatore a condizioni cementazione distruttivi che portano a sostenere la degradazione. Inoltre, sinterizzazione cun essere mitigati solo a basse wt% carichi del metallo sul supporto, e non è neppure possibile sintetizzare nanopolveri TMC non supportati mediante impregnazione a umido. Diversi nuovi metodi implicano mescolando un precursore di metallo con un precursore di carbonio e applicando tecniche di riscaldamento convenzionali e non. 11-18 carbonica in eccesso viene usato per prevenire sinterizzazione, ma questo eccesso risultati carbonio carbonio vasta superficie, rendendo questi materiali non adatti per applicazioni catalitiche. A causa di queste sfide sintetici, PTM sono tradizionalmente stati studiati come co-catalizzatori 11 per MGP, supporti catalizzatore per MGP, 19-22 o supporti per monostrati PGM attivi. 23-25 ​​Il metodo presentato qui offre la capacità di sintetizzare entrambi non sinterizzato e metallo-terminati TMC NP così come metallo di transizione nitruro (TMN) NP con dimensioni regolabili, fasi cristalline e composizione metallica. 26 Il metodo presentato offre anche l&#39;abilità di ottenere TMC o TMN nanodispersioni o depositare i TMC e TMN NP su una area di supporto del catalizzatore superficiale a temperatura ambiente, attenuando così la degradazione supporto termico. Questo metodo è quindi adatto per applicazioni catalitiche autonome di TMC e TMN NP, lo sviluppo di tecnologie avanzate multimetallic TMC e TMN NP, o altre applicazioni che richiedono dimensioni delle particelle finemente controllata e superfici. 26 Il metodo presentato qui utilizza un protocollo di tre fasi di sintetizzare TMC e TMN NP. Nella prima fase, una microemulsione inversa (RME) è utilizzato per ossido cappotto presto metallo di transizione (TMO) NPS nanosfere di silice. L&#39;emulsione viene preparata disperdendo gocce d&#39;acqua in un mezzo non polare utilizzando un tensioattivo non ionico commerciale. Il TMO NP di silice-incapsulato vengono poi sottoposti a uno carburazione o trattamenti termici nitridizing. Qui, la silice impedisce sinterizzazione di particelle ad alta temperatura, consentendo gas reattivi di diffondersi a tegli TMO NP e convertirli in TMC o TMN NP. Nella fase finale, i gusci di silice vengono rimossi utilizzando trattamento acido o alcalino per ottenere TMC o TMN nanodispersioni che possono essere disperse su un supporto ad elevata area superficiale, come il nerofumo.

<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

Una microemulsione inversa viene utilizzato per incapsulare presto metallo di transizione nanoparticelle di ossido di monometallici o bimetallico in guscio di silice microporosa. Le nanoparticelle di ossido di metallo di silice incapsulato vengono poi cementato in atmosfera di metano / idrogeno a temperature superiori a 800 ° C per formare transizione presto nanoparticelle di metallo duro metallo silice incapsulato. Durante il processo di cementazione, i gusci di silice impediscono la sinterizzazione di nanoparticelle carburo adiacenti evitando anche la deposizione di carbonio superficiale eccesso. In alternativa, le nanoparticelle di ossido di metallo-silice incapsulate possono essere nitridized in atmosfera di ammoniaca a temperature superiori a 800 ° C per formare transizione precoce nanoparticelle di nitruro di metallo-silice incapsulato. Regolando i parametri inversa microemulsione, lo spessore dei gusci di silice, e le condizioni di carburazione / nitrurazione, i metalli di transizione carburo o nitruro nanoparticelle possono essere adattati alle diverse dimensioni, composizioni, unfasi cristalline nd. Dopo cementazione o nitrurazione, i gusci di silice vengono poi rimossi utilizzando una camera a temperatura soluzione acquosa bifluoruro ammonio o una soluzione 0,1 M di NaOH al 0,5 a 40-60 ° C. Mentre i gusci di silice stanno dissolvendo, un elevato supporto superficie, come il nero di carbonio, può essere aggiunto a queste soluzioni per ottenere transizione anticipata carburo metallico o nitruro nanoparticelle supportate. Se viene aggiunto alcun supporto ad elevata area superficiale, quindi le nanoparticelle possono essere memorizzati come nanodispersione o centrifugati per ottenere un nanopowder.

Nella prima fase del protocollo, l&#39;obiettivo è quello di incapsulare il monometallico o ossido di metallo di transizione bimetallico (TMO) NP entro sfere di silice microporosa. La Figura 1 mostra le immagini scattate di sintesi rappresentative, prima e dopo la precipitazione con metanolo. Due risultati morfologici riproducibili sono stati osservati durante questo passo che sembra dipendere metalli utilizzati nella sintesi: NP TMO possono essere singolarmente rivestite con una sfera...

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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.

Reverse Sintesi Microemulsione mediata di Monometallic e bimetallico precoce transizione metallo carburo e nitruro di nanoparticelle

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.

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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.

Preparazione e reattività di gasless Nanostrutturati materiali energetici

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 ...

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Ingegneria

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.

Generazione di zerovalente Metal Core nanoparticelle Uso n- (2-amminoetil) -3-aminosilanetriol

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

Chimica

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.

La sintesi di [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; Utilizzo di una metastabile Sn (I) Soluzione ad alogenuri Sintetizzato tramite una tecnica di co-condensazione

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.

Sintesi e test di sostanza solida Pt-Cu sostenuta Catalizzatori di nanoparticelle per la deidrogenazione del propano

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.

Modificare il metodo di precipitazione chimica per la sintesi di Nb2O5 catalizzatori di nichel Bulk con elevata superficie specifica

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.

Ligando-mediata di nucleazione e crescita di nanoparticelle metalliche Palladium

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.

Sintesi di nanoparticelle bimetalliche Pt/Sn-basato in liquidi ionici

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.

Sali fusi sintesi di nanoparticelle di ossido di metallo complesso

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.

Metatesi imine da silice-supported Catalysts Utilizzando la metodologia della chimica dell'organimetallico di superficie

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.

Un metodo di sintesi basato sul sale per macrobeam e macrotubi porosi a base di platino

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

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