Hielscher Ultrasonics
We bespreken graag uw proces.
Bel ons: +49 3328 437-420
Mail ons: [email protected]

Sonochemische reductie van palladium nanodeeltjes

Palladium (Pd) is well known for its catalytic properties and is also widely used in materials research, electronics manufacturing, medicine, hydrogen purification, and various chemical applications. Using a sonochemical route, the size and morphology of palladium particles can be controlled by adjusting the PVP/Pd ratio. This enables the ultrasonic synthesis of either very fine, monodisperse nanoparticles or larger palladium aggregates, allowing particle dimensions to be tailored for optimal catalytic performance.

Ultrasone productie van Palladium nanodeeltjes

Sonicator UP100H for sonochemical nanoparticle synthesisUltrasonic 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.

Informatieaanvraag



Ultrasone UIP2000hdT voor krachtige sonicatie en optimale procesregeling

Industrial nanoparticle processing met de sonicator UIP2000hdT

Nemamcha and Rehspringer (2008) have investigated the sonochemical production of dispersed and aggregated palladium nanoparticles. Therefore, a Pd(NO₃)₂ solution has been sonicated with the ultrasonic lab homogenizer UP100H in presence of ethylene glycol (EG) and polyvinylpyrrolidone (PVP).

Sample Preparation Procedure

De monsters werden als volgt bereid:
Voor de monsters werden mengsels van 30 ml EG en 5-10 ml EG gebruikt.-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 in sample (b). Both mixtures were sonicated in a 20mL vial using a probe-type ultrasonicator. Samples were taken after sonication times of 30, 60, 90, 120, 150, and 180 min.

De analyse van de experimentele resultaten laat zien dat:

    1. De sonochemische reductie van Pd(II) tot Pd(0) hangt af van de sonificatietijd.
    2. De hoge molaire verhouding PVP/Pd(II) leidt tot de vorming van monodisperse palladiumdeeltjes met een afgeronde vorm en een gemiddelde diameter van ongeveer 5 nm.
    3. Echter, de lage PVP/Pd(II) molaire verhouding brengt het verkrijgen van aggregaten palladium nanodeeltjes met een grote grootteverdeling gecentreerd op 20nm.

De sonochemische route van het reduceren van palladium (II) ionen Pd(II) aan palladiumatomen Pd(0) kan als volgt worden aangenomen:

  • (1) Water pyrolysis: H₂O → •OH+•H
  • (2) Radical formation: RH (Reducing agent) + •OH(•H) → •R + H₂O(H₂)
  • (3) Vermindering van ionen: Pd(II) + reducerende radicalen (-H, -R) → Pd(0) + R-CHO + H+
  • (4) Deeltjesvorming: NPd(0) → Pdn

Resultaat: Afhankelijk van de verhouding PVP/Pd(II), gedispergeerd of geaggregeerd PdN werden verkregen.

Mono gedispergeerde en geaggregeerde Pd nanodeeltjes verkregen door ultrasone reductie van Pd(II)

Sonochemical reduction of Palladium: sample a (left) contains a high amount of PVP, sample b (right) a low amount of PVP. Sonication time with UP100H: 180 min. Sample a shows mono dispersed Pd nano particles, sample b aggregated Pd nano particles.
Images and study: ©Nemamcha and Rehspringer, 2008

Analyse en resultaten

De UV-zichtbaarheidsabsorptieanalyses bevestigen het verband tussen de sonochemische reductie van palladium(II)-ionen tot palladium(0)-atomen en de retentietijd in het ultrasone veld. De reductie van palladium(II)ionen tot palladium(0)atomen vordert en kan volledig worden bereikt met toenemende sonificatietijd. De microfoto's van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) laten zien dat:

  1. When a high amount of PVP is added, the sonochemical reduction of palladium ions leads to the formation of monodispersed palladium particles with spherical shape and a mean diameter of approx. 5nm.
  2. The use of a small quantity of PVP involves the obtaining of aggregates palladium nanoparticles. The dynamic light scattering (DLS) measurements reveal that the palladium nanoparticles aggregates have a large size distribution centered at 20nm.
Deeltjes van nanogrootte zijn bereid door Nemamcha et al. (2008) via sonochemische reductie van Pd(II) tot Pd(0)

The lab sonicator UP100H has been used for the preparation of palladium nano-particles.

Sonochemie: Ultrasone reductie van palladium

Palladium (Pd) nanodeeltjes kunnen worden bereid door sonicatie

Meer informatie aanvragen

Please use the form below to request additional information about sonicators for nanoparticle synthesis, application notes and prices. We will be glad to discuss your nanoparticle processing with you and to offer you the best sonicator fulfilling your needs!




 

Deze video van de UP100H ultrasone homogenisator toont het compacte ontwerp en de veelzijdige toepassingen, zoals dispergeren, homogeniseren, mengen, ontgassen of emulgeren.

Ultrasone UP100H (100 watt) - Compacte ultrasone homogenisator

Video miniatuur

 

Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany

Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Literatuur/referenties

We bespreken graag uw proces.