Reducción sonoquímica de nanopartículas de paladio

El paladio (Pd) es bien conocido por sus funciones catalíticas, pero también se usa a menudo en la investigación de materiales y la producción de electrónica, medicina, purificación de hidrógeno y otras aplicaciones químicas. A través de la ruta sonoquímica, se pueden producir nanopartículas de paladio monodispersas y agregadas.

Producción ultrasónica de nanopartículas de paladio

Nemamcha y Rehspringer han investigado la producción sonoquímica de nanopartículas de paladio dispersas y agregadas. Por lo tanto, un Pd(NO₃)₂ La solución se ha sonicado con el homogeneizador ultrasónico de laboratorio UP100H en presencia de etilenglicol (EG) y polivinilpirrolidona (PVP).

Procedimiento

Las muestras se prepararon de la siguiente manera:
Para las muestras, mezclas de 30mL de EG y 5·10^-6Los moles de PVP se prepararon mediante agitación magnética durante 15 min. Para las diferentes muestras, diferentes cantidades de Pd (NO₃)₂ se añadieron 1,5 mL y 2 mL. Las mezclas de muestra se prepararon con una proporción de 2,10^-3mol Pd(NO₃)₂ en la muestra (a) y 2.66·10^-3mol Pd(NO₃)₂ en la muestra (b). Ambas mezclas se sometieron a sonicación en un vial de 20 ml utilizando un ultrasonido de tipo sonda. Las muestras se tomaron después de tiempos de sonicación de 30, 60, 90, 120, 150 y 180 min.

El análisis de los resultados experimentales muestra que:

1. La reducción sonoquímica de Pd(II) en Pd(0) depende del tiempo de sonicación.

2. La alta relación molar PVP / Pd (II) conduce a la formación de partículas de paladio monodispersas que tienen una forma redondeada y un diámetro medio de aproximadamente 5 nm.

3. Sin embargo, la baja relación molar PVP/Pd(II) implica la obtención de agregados de nanopartículas de paladio con una gran distribución de tamaño centrada en 20nm.

La ruta sonoquímica de la reducción de iones paladio (II) Pd(II) a los átomos de paladio Pd(0) se puede suponer que es lo siguiente:

• (1) Pirólisis de agua: H₂O → •OH+•H
• (2) Formación de radicales: RH (agente reductor) + •OH (•H) → •R + H₂O(H₂)
• (3) Reducción de iones: Pd (II) + radicales reductores (•H, •R) → Pd (0) + R•CHO + H +
• (4) Formación de partículas: NPd(0) → Pdn

–> Resultado: Dependiendo de la relación PVP/Pd(II), Pd disperso o agregado_N se obtuvieron.

Reducción sonoquímica de paladio: la muestra a (izquierda) contiene una gran cantidad de PVP, la muestra b (derecha) una baja cantidad de PVP. Tiempo de sonicación con UP100H: 180 min. La muestra a muestra nanopartículas de Pd monodispersas, la muestra b nanopartículas de Pd agregadas. [Nemamcha; Rehspringer 2008]

Análisis y resultados

Los análisis de absorción UV-visible confirman la relación entre la reducción sonoquímica de los iones de paladio (II) a átomos de paladio (0) y el tiempo de retención en el campo ultrasónico. La reducción de los iones de paladio (II) a átomos de paladio (0) progresa y puede lograrse completamente con el aumento del tiempo de sonicación. Las micrografías de microscopía electrónica de transmisión (TEM) muestran que:

1. 1. Cuando se añade una gran cantidad de PVP, la reducción sonoquímica de los iones de paladio conduce a la formación de partículas de paladio monodispersas con forma esférica y un diámetro medio de aprox. 5 nm.
2. 2. El uso de una pequeña cantidad de PVP implica la obtención de nanopartículas de paladio agregadas. Las mediciones de dispersión dinámica de luz (DLS) revelan que los agregados de nanopartículas de paladio tienen una gran distribución de tamaño centrada en 20 nm.