Hielscher Ultrasonics
Мы будем рады обсудить ваш процесс.
Звоните нам: +49 3328 437-420
Напишите нам: [email protected]

Сонохимическое восстановление наночастиц палладия

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.

Ультразвуковое производство наночастиц палладия

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.

Запрос информации



Ультразвуковой аппарат UIP2000hdT для мощной ультразвуковой обработки и оптимального управления процессом

Industrial nanoparticle processing с соникатором 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

Образцы были подготовлены следующим образом:
Для образцов используются смеси 30 мл EG и 5·10-6mol 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.

Анализ экспериментальных результатов показывает, что:

    1. Сонохимическое восстановление Pd(II) до Pd(0) зависит от времени ультразвука.
    2. Высокое молярное соотношение PVP/Pd(II) приводит к образованию монодисперсных частиц палладия, имеющих округлую форму и средний диаметр около 5 нм.
    3. Однако низкое молярное отношение PVP/Pd(II) предполагает получение агрегатов наночастиц палладия с большим распределением по размерам с центром в 20 нм.

Сонохимический путь восстановления ионов палладия (II) Pd(II) к атомам палладия Pd(0) можно предположить следующее:

  • (1) Water pyrolysis: H₂O → •OH+•H
  • (2) Radical formation: RH (Reducing agent) + •OH(•H) → •R + H₂O(H₂)
  • (3) Восстановление ионов: Pd(II) + восстановительные радикалы (•H, •R) → Pd(0) + R•CHO + H+
  • (4) Образование частиц: NPd(0) → Pdn

Результат: В зависимости от соотношения PVP/Pd(II), дисперсный или агрегированный PdN были получены.

Монодисперсные и агрегированные наночастицы Pd, полученные ультразвуковым восстановлением 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

Анализ и результаты

Анализ поглощения в УФ-видимом диапазоне подтверждает связь между сонохимическим восстановлением ионов палладия(II) до атомов палладия(0) и временем удержания в ультразвуковом поле. Восстановление ионов палладия(II) до атомов палладия(0) прогрессирует и может быть полностью достигнуто с увеличением времени ультразвуковой обработки. Микрофотографии просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) показывают, что:

  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.
Наноразмерные частицы были получены Nemamcha et al. (2008) путем сонохимического восстановления Pd(II) до Pd(0)

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

Сонохимия: Ультразвуковое восстановление палладия

Наночастицы палладия (Pd) могут быть получены с помощью ультразвука

Запросить дополнительную информацию

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!




 

В этом видеоролике об ультразвуковом гомогенизаторе UP100H показана его компактная конструкция и универсальные области применения, такие как диспергирование, гомогенизация, смешивание, дегазация или эмульгирование.

Ультразвуковой аппарат UP100H (100 Вт) - Компактный ультразвуковой гомогенизатор

Миниатюра видео

 

Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.

Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.

Литература/Литература

Мы будем рады обсудить ваш процесс.