احیای سونوشیمیایی نانوذرات پالادیوم

پالادیوم (Pd) به دلیل عملکردهای کاتالیزوری خود به خوبی شناخته شده است، اما اغلب در تحقیقات مواد و تولید الکترونیک، پزشکی، تصفیه هیدروژن و سایر کاربردهای شیمیایی نیز استفاده می شود. از طریق مسیر سونوشیمیایی، نانوذرات پالادیوم تک پراکنده و همچنین تجمعی می توان تولید کرد.

تولید التراسونیک نانوذرات پالادیوم

Nemamcha و Rehspringer تولید سونوشیمیایی نانوذرات پالادیوم پراکنده و تجمعی شده را بررسی کرده اند. بنابراین، یک Pd(NO₃)_H2S راه حل شده است با هموژنایزر آزمایشگاه اولتراسونیک فراصوت شده است UP100H در حضور اتیلن گلیکول (EG) و پلی وینیل پیرولیدون (PVP).

روش

نمونه ها به شرح زیر تهیه شدند:
برای نمونه ها، مخلوطی از 30 میلی لیتر EG و 5·10^-6مول PVP با هم زدن مغناطیسی به مدت 15 دقیقه آماده سازی شد. برای نمونه های مختلف، مقدار متفاوتی از Pd(NO)₃)_H2S محلول، 1.5 میلی لیتر و 2 میلی لیتر، اضافه شد. مخلوط های نمونه با نسبت 2·10 تهیه شدند^-3مول Pd(NO₃)_H2S در نمونه (a) و 2.66·10^-3مول Pd(NO₃)_H2S در نمونه (B). هر دو مخلوط در یک ویال 20 میلی لیتری با استفاده از یک امواج فراصوت نوع پروب فراصوت شد. نمونه ها پس از زمان های فراصوت 30، 60، 90، 120، 150 و 180 دقیقه گرفته شد.

تجزیه و تحلیل نتایج تجربی نشان می دهد که:

1. کاهش سونوشیمیایی Pd (II) به Pd (0) بستگی به زمان فراصوت دارد.

2. نسبت مولی بالای PVP/Pd(II) منجر به تشکیل ذرات پالادیوم تک پراکنده با شکل گرد و قطر متوسط حدود 5 نانومتر می شود.

3. با این حال، نسبت مولی PVP/Pd(II) پایین شامل به دست آوردن نانوذرات پالادیوم سنگدانه با توزیع اندازه بزرگ در مرکز 20 نانومتر است.

مسیر سونوشیمیایی کاهش یون های پالادیوم (II) Pd(II) به اتم های پالادیوم Pd(0) می توان موارد زیر را فرض کرد:

• (1) پیرولیز آب: H_H2SO → •OH+•H
• (2) تشکیل رادیکال: RH (عامل کاهش) + • OH (• H) → • R + H_H2SO(H)_H2S)
• (3) کاهش یون: Pd(II) + رادیکال های کاهنده (•H، •R) → Pd(0) + R•CHO + H+
• (4) تشکیل ذرات: NPd(0) → Pdn

–> نتیجه: بسته به نسبت PVP/Pd(II)، Pd پراکنده یا انباشته شده_N به دست آمد.

کاهش سونوشیمیایی پالادیوم: نمونه A (سمت چپ) حاوی مقدار زیادی PVP ، نمونه b (راست) مقدار کمی PVP. زمان فراصوت با UP100H: 180 دقیقه. نمونه a نانو ذرات Pd تک پراکنده، نمونه b نانو ذرات Pd را نشان می دهد. [نمامچا; Rehspringer 2008]

تجزیه و تحلیل و نتایج

تجزیه و تحلیل جذب قابل مشاهده UV تأیید رابطه بین کاهش سونوشیمیایی یون های پالادیوم (II) به اتم های پالادیوم (0) و زمان ماندگاری در میدان اولتراسونیک است. کاهش یون های پالادیوم (II) به اتم های پالادیوم (0) پیشرفت می کند و می تواند به طور کامل با افزایش زمان فراصوت به دست آورد. میکروگراف های میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان می دهد که:

1. 1. هنگامی که مقدار زیادی PVP اضافه می شود، کاهش سونوشیمیایی یون های پالادیوم منجر به تشکیل ذرات پالادیوم تک پراکنده با شکل کروی و قطر متوسط تقریبا 5 نانومتر می شود.
2. 2. استفاده از مقدار کمی PVP شامل به دست آوردن نانوذرات پالادیوم سنگدانه است. اندازه گیری های پراکندگی نور دینامیکی (DLS) نشان می دهد که سنگدانه های نانوذرات پالادیوم دارای توزیع اندازه ای بزرگ در مرکز 20 نانومتر هستند.