Redução sonoquímica de nanopartículas de paládio

O paládio (Pd) é bem conhecido pelas suas funções catalíticas, mas também é frequentemente utilizado na investigação de materiais e na produção de eletrónica, medicina, purificação de hidrogénio e outras aplicações químicas. Através da via sonoquímica, podem ser produzidas nanopartículas de paládio monodispersas e agregadas.

Produção ultra-sónica de nanopartículas de paládio

Nemamcha e Rehspringer investigaram a produção sonoquímica de nanopartículas de paládio dispersas e agregadas. Por conseguinte, uma solução de Pd(NO₃)₂ a solução foi submetida a ultra-sons com o homogeneizador ultrassónico de laboratório UP100H na presença de etilenoglicol (EG) e polivinilpirrolidona (PVP).

Procedimento

As amostras foram preparadas da seguinte forma:
Para as amostras, misturas de 30mL de EG e 5-10^-6mol de PVP foram preparados por agitação magnética durante 15 minutos. Para as diferentes amostras, foram utilizadas diferentes quantidades de Pd(NO₃)₂ foram adicionados 1,5mL e 2mL. As misturas de amostras foram preparadas com a proporção de 2-10^-3mol Pd(NO₃)₂ na amostra (a) e 2,66-10^-3mol Pd(NO₃)₂ na amostra (b). Ambas as misturas foram submetidas a ultra-sons num frasco de 20 ml utilizando um ultrassom de tipo sonda. As amostras foram colhidas 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 elevada razão molar PVP/Pd(II) leva à formação de partículas de paládio monodispersas com uma forma arredondada e um diâmetro médio de cerca de 5nm.

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

A via sonoquímica de redução de iões paládio (II) Pd(II) para átomos de paládio Pd(0) pode ser assumido como sendo o seguinte:

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

–> Resultados: Dependendo do rácio PVP/Pd(II), o Pd_N foram obtidos.

Redução sonoquímica do paládio: a amostra a (esquerda) contém uma quantidade elevada de PVP, a amostra b (direita) uma quantidade reduzida de PVP. Tempo de sonicação com UP100H: 180 min. A amostra a mostra nano partículas de Pd mono dispersas, a amostra b nano partículas de Pd agregadas. [Nemamcha; Rehspringer 2008]

Análise e resultados

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

1. 1. Quando é adicionada uma quantidade elevada de PVP, a redução sonoquímica dos iões de paládio leva à formação de partículas de paládio monodispersas com forma esférica e um diâmetro médio de aproximadamente 5 nm.
2. 2. A utilização de uma pequena quantidade de PVP implica a obtenção de agregados de nanopartículas de paládio. As medidas de dispersão dinâmica da luz (DLS) revelam que os agregados de nanopartículas de paládio têm uma grande distribuição de tamanho centrada em 20nm.