Ηχοχημική αναγωγή νανοσωματιδίων παλλαδίου

Το παλλάδιο (Pd) είναι γνωστό για τις καταλυτικές του λειτουργίες, αλλά χρησιμοποιείται επίσης συχνά στην έρευνα υλικών και στην παραγωγή ηλεκτρονικών, φαρμάκων, καθαρισμού υδρογόνου και άλλων χημικών εφαρμογών. Μέσω sonochemical οδού, μπορούν να παραχθούν μονοδιασπαρμένα καθώς και συσσωματωμένα νανοσωματίδια παλλαδίου.

Υπερήχων παραγωγή νανοσωματιδίων παλλαδίου

Οι Nemamcha και Rehspringer έχουν διερευνήσει τη sonochemical παραγωγή διασκορπισμένων και συσσωματωμένων νανοσωματιδίων παλλαδίου. Επομένως, ένα Pd(NO₃)₂ Η λύση έχει κατεργασθεί με υπερήχους με τον υπερηχητικό ομογενοποιητή εργαστηρίων UP100Η παρουσία αιθυλενογλυκόλης (EG) και πολυβινυλοπυρρολιδόνης (PVP).

Διαδικασία

Τα δείγματα ετοιμάστηκαν ως εξής:
Για τα δείγματα, μείγματα 30mL EG και 5·10^-6mol PVP προετοιμάστηκαν με μαγνητική ανάδευση για 15 λεπτά. Για τα διάφορα δείγματα, διαφορετική ποσότητα Pd (NO₃)₂ Προστέθηκαν διαλύματα, 1,5mL και 2mL. Τα μείγματα δειγμάτων παρασκευάστηκαν με αναλογία 2·10^-3mol Pd (ΟΧΙ₃)₂ στο δείγμα (α) και 2.66·10^-3mol Pd (ΟΧΙ₃)₂ στο δείγμα β). Και τα δύο μείγματα υποβλήθηκαν σε υπερήχους σε φιαλίδιο 20mL χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό τύπο καθετήρα. Τα δείγματα ελήφθησαν μετά από χρόνους υπερήχων 30, 60, 90, 120, 150 και 180 λεπτά.

Η ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων δείχνει ότι:

1. Η sonochemical μείωση του Pd (II) σε Pd (0) εξαρτάται από το χρόνο υπερήχων.

2. Η υψηλή μοριακή αναλογία PVP/Pd(II) οδηγεί στο σχηματισμό μονοδιασπαρμένων σωματιδίων παλλαδίου με στρογγυλεμένο σχήμα και μέση διάμετρο περίπου 5nm.

3. Ωστόσο, η χαμηλή μοριακή αναλογία PVP/Pd(II) περιλαμβάνει τη λήψη νανοσωματιδίων παλλαδίου με μεγάλη κατανομή μεγέθους κεντραρισμένη στα 20nm.

Η sonochemical οδός μείωσης των ιόντων παλλαδίου (II) Πδ(ΙΙ) σε άτομα παλλαδίου Πδ(0) μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι τα ακόλουθα:

• (1) Πυρόλυση νερού: H₂Ο → •OH+•H
• (2) Σχηματισμός ριζών: RH (αναγωγικός παράγοντας) + •OH(•H) → •R + H₂O(H₂)
• (3) Μείωση ιόντων: Pd(II) + αναγωγικές ρίζες (•H, •R) → Pd(0) + R•CHO + H+
• (4) Σχηματισμός σωματιδίων: NPd(0) → Pdn

–> Αποτέλεσμα: Ανάλογα με την αναλογία PVP/Pd(II), διασκορπισμένο ή συγκεντρωτικό Pd_N αποκτήθηκαν.

Ηχοχημική αναγωγή του παλλαδίου: το δείγμα α (αριστερά) περιέχει υψηλή ποσότητα PVP, το δείγμα β (δεξιά) χαμηλή ποσότητα PVP. Χρόνος κατεργασίας με υπερήχους με UP100Η: 180 λεπτά Το δείγμα a δείχνει μονοδιασπαρμένα νανοσωματίδια Pd, το δείγμα b συγκεντρωτικά νανοσωματίδια Pd. [Νεμάμχα; Rehspringer 2008]

Ανάλυση και αποτελέσματα

Οι αναλύσεις απορρόφησης ορατές στην υπεριώδη ακτινοβολία επιβεβαιώνουν τη σχέση μεταξύ της sonochemical αναγωγής των ιόντων παλλαδίου (II) σε άτομα παλλαδίου (0) και του χρόνου κατακράτησης στο υπερηχητικό πεδίο. Η αναγωγή των ιόντων παλλαδίου(II) σε άτομα παλλαδίου(0) εξελίσσεται και μπορεί να επιτευχθεί πλήρως με την αύξηση του χρόνου υπερήχων. Οι μικρογραφίες της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης (TEM) δείχνουν ότι:

1. 1. Όταν προστίθεται υψηλή ποσότητα PVP, η sonochemical αναγωγή ιόντων παλλαδίου οδηγεί στο σχηματισμό μονοδιασπαρμένων σωματιδίων παλλαδίου με σφαιρικό σχήμα και μέση διάμετρο περίπου 5nm.
2. 2. Η χρήση μικρής ποσότητας PVP συνεπάγεται τη λήψη αδρανών νανοσωματιδίων παλλαδίου. Οι μετρήσεις δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) αποκαλύπτουν ότι τα συσσωματώματα νανοσωματιδίων παλλαδίου έχουν μεγάλη κατανομή μεγέθους κεντραρισμένη στα 20nm.