Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Riduzione sono-chimica delle nanoparticelle di palladio

Il palladio (Pd) è ben noto per le sue funzioni catalitiche, ma è spesso utilizzato anche nella ricerca sui materiali e nella produzione di elettronica, medicina, purificazione dell'idrogeno e altre applicazioni chimiche. Attraverso il percorso sono-chimico, possono essere prodotte nano particelle di palladio monodisperse e aggregate.

Produzione ad ultrasuoni di nanoparticelle di palladio

Nemamcha e Rehspringer hanno studiato la produzione sono-chimica di nanoparticelle di palladio disperse e aggregate. Pertanto, un Pd(NO3)2 è stato sonicato con l'omogeneizzatore ad ultrasuoni da laboratorio UP100H in presenza di glicole etilenico (EG) e polivinilpirrolidone (PVP).

Procedura

I campioni sono stati preparati come segue:
Per i campioni, miscele da 30mL di EG e 5-10-6mol di PVP sono stati preparati da agitazione magnetica per 15 min. Per i diversi campioni, diversa quantità di Pd(NO3)2 1,5 ml e 2 ml, sono stati aggiunti. Le miscele di campioni sono state preparate con un rapporto di 2-10-3stampo Pd(NO3)2 nel campione a) e 2,66-10-3stampo Pd(NO3)2 nel campione b). Entrambe le miscele sono state sonicate in una fiala da 20 mL utilizzando un ultrasuoni a sonda. I campioni sono stati prelevati dopo tempi di sonicazione di 30, 60, 90, 90, 120, 150 e 180 min.

L'analisi dei risultati sperimentali mostra che:

    1. La riduzione sono-chimica di Pd(II) in Pd(0) dipende dal tempo di sonicazione.
    2. L'elevato rapporto molare PVP/Pd(II) porta alla formazione di particelle di palladio monodisperse di forma arrotondata e diametro medio di circa 5nm.
    3. Tuttavia, il basso rapporto molare PVP/Pd(II) comporta l'ottenimento di aggregati di nanoparticelle di palladio con una distribuzione di grandi dimensioni centrata a 20 nm.


Il percorso sonorochimico di riduzione degli ioni palladio (II) Pd(II) agli atomi di palladio Pd(0) si può presumere che siano le seguenti:

  • (1) Pirolisi dell'acqua: H2O → -OH+-H
  • (2) Formazione radicale: RH (Riduttore) + -OH(-H) → -R + H2O(H2)
  • (3) Riduzione degli ioni: Pd(II) + radicali riducenti (-H, -R) → Pd(0) + R-CHO + H+
  • (4) Formazione di particelle: nPd(0) → Pdn

–> Risultato: A seconda del rapporto PVP/Pd(II), Pd disperso o aggregato Pdn sono stati ottenuti.

Nanoparticelle di Pd monodisperse e aggregate ottenute mediante riduzione ultrasonica di Pd(II)

Riduzione geochimica del palladio: il campione a (a sinistra) contiene un'elevata quantità di PVP, il campione b (a destra) una bassa quantità di PVP. Tempo di sonicazione con UP100H: 180 min. Il campione a mostra particelle nano di Pd mono disperse, il campione b particelle nano di Pd aggregate di Pd. [Nemamcha; Rehspringer 2008]

Analisi e risultati

Le analisi di assorbimento UV-visibile confermano il rapporto tra la riduzione sono-chimica degli ioni palladio(II) in atomi di palladio(0) e il tempo di ritenzione nel campo ultrasonico. La riduzione degli ioni palladio(II) in atomi di palladio(0) progredisce e può essere ottenuta completamente con un tempo di sonicazione crescente. Le micrografie della microscopia elettronica a trasmissione (TEM) lo dimostrano:

  1. 1. Quando viene aggiunta una quantità elevata di PVP, la riduzione chimico-sonochimica degli ioni palladio porta alla formazione di particelle di palladio monodisperse di forma sferica con un diametro medio di circa 5 nm.
  2. 2. L'uso di una piccola quantità di PVP comporta l'ottenimento di aggregati di nanoparticelle di palladio. Le misure di diffusione dinamica della luce (DLS) rivelano che gli aggregati di nanoparticelle di palladio hanno una distribuzione di grandi dimensioni centrata a 20 nm.
Nanoparticelle di dimensioni ridotte sono state preparate da Nemamcha et al. (2008) attraverso la riduzione sono-chimica di Pd(II) a Pd(0).

Dispositivo ad ultrasuoni UP100H è stato utilizzato per la preparazione di nano particelle di palladio.

Chimica del suono: Riduzione ultrasonica del palladio

Le nano particelle di palladio (Pd) possono essere preparate mediante sonicazione.

Letteratura/riferimenti

Nemamcha, A.; Rehspringer, J. L. (2008): Morfologia delle nanoparticelle di PVV-Pd disperse e aggregate preparate mediante irradiazione ultrasonica di Pd(NO3)2 in glicole etilenico. Rev. Adv. Mater. Sci. 18;2008. 685-688.

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Particolarità / Cose da sapere

Gli omogeneizzatori di tessuto ad ultrasuoni sono spesso indicati come sonda sonicator, sonic lyser, ultrasuoni disgregatore, macinatore ad ultrasuoni, sono-ruptor, sonifier, dismembratore sonico, distruttore cellulare, dispersore ad ultrasuoni o dissolutore. I diversi termini derivano dalle varie applicazioni che possono essere soddisfatte dalla sonicazione.