पैलेडियम नैनोकणों की सोनोकेमिकल कमी
पैलेडियम (पीडी) अपने उत्प्रेरक गुणों के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है और इसका व्यापक रूप से सामग्री अनुसंधान, इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण, चिकित्सा, हाइड्रोजन शुद्धिकरण और विभिन्न रासायनिक अनुप्रयोगों में भी उपयोग किया जाता है। एक सोनोकेमिकल मार्ग का उपयोग करके, पैलेडियम कणों के आकार और आकृति विज्ञान को पीवीपी/पीडी अनुपात को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है। यह या तो बहुत महीन, मोनोडिस्पर्स नैनोकणों या बड़े पैलेडियम समुच्चय के अल्ट्रासोनिक संश्लेषण को सक्षम बनाता है, जिससे कण आयामों को इष्टतम उत्प्रेरक प्रदर्शन के लिए सिलवाया जा सकता है।
पैलेडियम नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक उत्पादन
Ultrasonic palladium nanoparticle reduction offers a fast, reagent-efficient route to Pd(0) nanoparticles by using acoustic cavitation to generate localized high-energy conditions and reducing radicals in solution, enabling palladium ions to be reduced without conventional high-temperature processing.
A key advantage is process control: sonication time and stabilizer concentration, such as the PVP/Pd ratio, can influence whether the product forms as well-dispersed, rounded nanoparticles around 5 nm or as larger aggregates around 20 nm, which is industrially relevant because palladium performance in catalysis depends strongly on particle size, morphology, dispersion, and surface area. Since palladium nanoparticles are widely valuable as heterogeneous catalysts, electrocatalysts, and functional materials, ultrasonic reduction is attractive for producing finely dispersed Pd catalysts under comparatively mild liquid-phase conditions, with potential benefits for chemical synthesis, environmental catalysis, fuel-cell technologies, and other processes where high catalytic activity and efficient noble-metal utilization are economically important.
Industrial nanoparticle processing सोनिकेटर UIP2000hdT के साथ
Sample Preparation Procedure
नमूने निम्नलिखित के रूप में तैयार किए गए थे:
नमूनों के लिए, ईजी के 30 एमएल और 5 · 10 का मिश्रण-6mol of PVP were preprared by magnetic stirring for 15 min. For the different samples, different amount of Pd(NO₃)₂ solution, 1.5mL and 2mL, were added. The sample mixtures were prepared with the ratio of 2·10-3mol Pd(NO₃)₂ in sample (a) and 2.66·10-3mol Pd(NO₃)₂ नमूना (b) में। दोनों मिश्रणों को एक जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग करके 20 एमएल शीशी में सोनिकेट किया गया था। नमूने 30, 60, 90, 120, 150 और 180 मिनट के सोनिकेशन समय के बाद लिए गए थे।
प्रयोगात्मक परिणामों के विश्लेषण से पता चलता है कि:
- 1. Pd(II) की Pd(0) में सोनोकेमिकल कमी सोनिकेशन समय पर निर्भर करती है।
- 2. उच्च PVP/Pd(II) दाढ़ अनुपात एक गोल आकार और लगभग 5nm के औसत व्यास वाले मोनोडिस्पर्स्ड पैलेडियम कणों के निर्माण की ओर जाता है।
- 3. हालांकि, कम पीवीपी/पीडी (द्वितीय) दाढ़ अनुपात में 20 एनएम पर केंद्रित बड़े आकार के वितरण के साथ समुच्चय पैलेडियम नैनोकणों को प्राप्त करना शामिल है।
पैलेडियम (II) आयनों को कम करने का सोनोकेमिकल मार्ग पीडी (द्वितीय) पैलेडियम परमाणुओं के लिए पीडी(0) निम्नलिखित माना जा सकता है:
- (1) जल पायरोलिसिस: H₂O → •OH+•H
- (2) कट्टरपंथी गठन: आरएच (कम करने वाला एजेंट) + • ओएच (• एच) → • आर + एच ₂ ओ (एच ₂)
- (3) आयनों में कमी: पीडी (द्वितीय) + कणों को कम करने (• एच, • आर) → पीडी (0) + आर • सीएचओ + एच +
- (4) कण गठन: Nपीडी (0) → पीडीएन
परिणाम: पीवीपी/पीडी (द्वितीय) अनुपात के आधार पर, छितरी हुई या एकत्रित पीडीN प्राप्त किए गए थे।
पैलेडियम की सोनोकेमिकल कमी: नमूना ए (बाएं) में पीवीपी की उच्च मात्रा होती है, नमूना बी (दाएं) पीवीपी की कम मात्रा होती है। UP100H के साथ सोनिकेशन समय: 180 मिनट। नमूना ए मोनो बिखरे हुए पीडी नैनो कणों को दिखाता है, नमूना बी एकत्रित पीडी नैनो कण।
छवियाँ और अध्ययन: ©नेमामचा और रेहस्प्रिंगर, 2008
विश्लेषण और परिणाम
यूवी-दृश्यमान अवशोषण विश्लेषण पैलेडियम (II) आयनों की पैलेडियम (0) परमाणुओं में सोनोकेमिकल कमी और अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में प्रतिधारण समय के बीच संबंध की पुष्टि करता है। पैलेडियम (II) आयनों की पैलेडियम (0) परमाणुओं में कमी प्रगति करती है और बढ़ती सोनिकेशन समय के साथ पूरी तरह से प्राप्त की जा सकती है। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) के माइक्रोग्राफ बताते हैं कि:
- जब उच्च मात्रा में PVP मिलाई जाती है, तो पल्लेडियम आयनों का सोनोकेमिकल कमी विशिष्ट रूप से गोलाकार और लगभग 5nm व्यास वाले मोनोडिस्पर्स्ड पल्लेडियम कणों के निर्माण की ओर ले जाता है।
- PVP की छोटी मात्रा का उपयोग करने पर पल्लेडियम नैनोकणों के समूह प्राप्त होते हैं। डायनेमिक लाइट स्कैटरिंग (DLS) माप से पता चलता है कि पल्लेडियम नैनोकणों के समूह की आकार वितरण बड़ी है और यह 20nm के आसपास केंद्रित है।
प्लैब सोनिकटर UP100H कणों के निर्माण के लिए उपयोग किया गया है।
पैलेडियम (पीडी) नैनो कणों को सोनिकेशन द्वारा तैयार किया जा सकता है
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साहित्य/संदर्भ
- Nemamcha, A.; Rehspringer, J. L. (2008): Morphology of dispersed and aggregated PVV-Pd nanoparticles prepared by ultrasonic irradiation of Pd(NO₃)₂ solution in ethylene glycol. Rev. Adv. Mater. Sci. 18;2008. 685-688.
- Prekob, Á., Muránszky, G., Kocserha, I. et al. (2020): Sonochemical Deposition of Palladium Nanoparticles Onto the Surface of N-Doped Carbon Nanotubes: A Simplified One-Step Catalyst Production Method. Catalysis Letters 150, 2020. 505–513.
- Haitao Zheng, Mphoma S. Matseke, Tshimangadzo S. Munonde (2019): The unique Pd@Pt/C core-shell nanoparticles as methanol-tolerant catalysts using sonochemical synthesis. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 57, 2019. 166-171.
जानने के योग्य तथ्य
पैलैडियम क्या है?
पैलैडियम एक दुर्लभ, चांदी-सफेद कीमती धातु है जिसका रासायनिक प्रतीक Pd है और परमाणु संख्या 46 है। यह प्लेटिनम-समूह की धातुओं में आता है और इसका मूल्यवान होना इस कारण है कि यह रासायनिक रूप से स्थिर है, बिजली का संचालन करता है, हाइड्रोजन को अवशोषित करता है, और एक उत्कृष्ट उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। बारीक रूप से विभाजित पैलैडियम विशेष रूप से हाइड्रोजनेशन और डीहाइड्रोजनेशन प्रतिक्रियाओं के लिए प्रभावी है, और गरम पैलैडियम हाइड्रोजन को इसके माध्यम से फैलने की अनुमति दे सकता है, जो इसे हाइड्रोजन पृथक्करण और शुद्धिकरण के लिए उपयोगी बनाता है।
पैलैडियम नैनोपार्टिकल्स का उपयोग किस लिए किया जाता है?
Palladium nanoparticles are used mainly as high-surface-area catalysts. Because nanoparticles expose far more active surface area than bulk palladium, they can improve catalyst efficiency and reduce the amount of expensive noble metal required. Typical applications include chemical synthesis, hydrogenation reactions, carbon–carbon coupling reactions, electrocatalysis, fuel-cell research, hydrogen sensing and storage, environmental catalysis, and some biomedical research areas such as antimicrobial, photothermal, and anticancer systems. Palladium catalytic behavior depends strongly on particle size, morphology, and dispersion.
Palladium nanoparticles are also used to dope other particles in order to achieve catalytic functionalities. फिशर-ट्रॉप्स उत्प्रेरक के रूप में पीडी/एन-बीसीएनटी को संश्लेषित करने के लिए अल्ट्रासोनिक मार्ग के बारे में और पढ़ें!
क्या पैलेडियम विषाक्त है?
Elemental metallic palladium is generally considered to have low toxicity and no known biological role, but palladium compounds, salts, dusts, and nanoscale forms should be handled carefully. Occupational or laboratory exposure can cause irritation or sensitization depending on the compound and route of exposure, and palladium chloride solutions, for example, may irritate mucous membranes. For industrial handling, the practical answer is: bulk metallic palladium is relatively low-risk, but palladium powders, soluble palladium salts, and palladium nanoparticles should be treated as potentially hazardous materials, with dust control, ventilation, gloves, eye protection, and proper waste handling.