Redução sonoquímica de nanopartículas de paládio

O paládio (Pd) é bem conhecido por suas funções catalíticas, mas também é frequentemente usado na pesquisa de materiais e na produção de eletrônicos, medicamentos, purificação de hidrogênio e outras aplicações químicas. Por via sonoquímica, podem ser produzidas nanopartículas de paládio monodispersas e agregadas.

Produção ultrassônica de nanopartículas de paládio

Nemamcha e Rehspringer investigaram a produção sonoquímica de nanopartículas de paládio dispersas e agregadas. Portanto, um Pd(NO₃)₂ solução foi sonicada com o homogeneizador ultrassônico do laboratório UP100H na presença de etilenoglicol (EG) e polivinilpirrolidona (PVP).

Procedimento

As amostras foram preparadas da seguinte forma:
Para as amostras, foram utilizadas misturas de 30mL de EG e 5,10^-6mol de PVP foram preparados por agitação magnética por 15 min. Para as diferentes amostras, diferentes quantidades de Pd (NO₃)₂ 1,5mL e 2mL. As misturas de amostras foram preparadas na proporção de 2,10^-3mol Pd(NÃO₃)₂ na amostra (a) e 2,66,10^-3mol Pd(NÃO₃)₂ na amostra (b). Ambas as misturas foram sonicadas em um frasco de 20mL usando um ultrassonicador do tipo sonda. As amostras foram coletadas após tempos de sonicação de 30, 60, 90, 120, 150 e 180 min.

A análise dos resultados experimentais mostra que:

1. A redução sonoquímica de Pd(II) em Pd(0) depende do tempo de sonicação.

2. A alta razão molar PVP? Pd (II) leva à formação de partículas de paládio monodispersas com formato arredondado e diâmetro médio de cerca de 5 nm.

3. No entanto, a baixa razão molar PVP/Pd(II) envolve a obtenção de nanopartículas de paládio agregado com uma distribuição de grande tamanho centrada em 20nm.

A rota sonoquímica de redução de íons paládio (II) PD (II) em átomos de paládio Pd(0) pode ser assumido como o seguinte:

• (1) Pirólise da água: H₂O → •OH+•H
• (2) Formação de radicais: RH (agente redutor) + • OH (• H) → • R + H₂O(H₂)
• (3) Redução de íons: Pd (II) + radicais redutores (• H, • R) → Pd (0) + R • CHO + H +
• (4) Formação de partículas: NPd(0) → Pdn

–> Resultado: Dependendo da relação PVP/Pd(II), Pd disperso ou agregado_N foram obtidas.

Redução sonoquímica de paládio: a amostra a (esquerda) contém uma grande quantidade de PVP, a amostra b (direita) uma baixa quantidade de PVP. Tempo de sonicação com UP100H: 180 min. A amostra a mostra nanopartículas de Pd monodispersas, a amostra b agregou nanopartículas de Pd. [Nemamcha; Rehspringer 2008]

Análise e Resultados

As análises de absorção UV-visível confirmam a relação entre a redução sonoquímica de íons paládio (II) a átomos de paládio (0) e o tempo de retenção no campo ultrassônico. A redução de íons paládio(II) a átomos de paládio(0) progride e pode ser completamente alcançada com o aumento do tempo de sonicação. As micrografias de microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostram que:

1. 1. Quando uma grande quantidade de PVP é adicionada, a redução sonoquímica dos íons paládio leva à formação de partículas monodispersas de paládio com formato esférico e diâmetro médio de aprox. 5 nm.
2. 2. O uso de uma pequena quantidade de PVP envolve a obtenção de nanopartículas de paládio agregados. As medições de espalhamento dinâmico de luz (DLS) revelam que os agregados de nanopartículas de paládio têm uma grande distribuição de tamanho centrada em 20 nm.