Сонохемијска редукција наночестица паладијума

Паладијум (Пд) је добро познат по својим каталитичким функцијама, али се такође често користи у истраживању материјала и производњи електронике, медицине, пречишћавања водоника и других хемијских апликација. Сонохемијским путем могу се произвести моно-дисперговане као и агрегиране нано честице паладијума.

Ултразвучна производња наночестица паладијума

Немамцха и Рехспрингер су истраживали сонохемијску производњу диспергованих и агрегираних наночестица паладијума. Дакле, Пд(НО₃)₂ раствор је обрађен ултразвучним лабораторијским хомогенизатором УП100Х у присуству етилен гликола (ЕГ) и поливинилпиролидона (ПВП).

Процедура

Узорци су припремљени на следећи начин:
За узорке, мешавине од 30мЛ ЕГ и 5·10^-6мол ПВП-а припремљени су магнетним мешањем током 15 мин. За различите узорке, различита количина Пд(НО₃)₂ раствора, 1,5 мЛ и 2 мЛ, додато је. Смеше узорака су припремљене у односу 2·10^-3мол Пд(НО₃)₂ у узорку (а) и 2,66·10^-3мол Пд(НО₃)₂ у узорку (б). Обе смеше су обрађене ултразвуком у бочици од 20 мЛ коришћењем ултрасоникатора типа сонде. Узорци су узети након времена соникације од 30, 60, 90, 120, 150 и 180 мин.

Анализа експерименталних резултата показује да:

1. Сонохемијска редукција Пд(ИИ) у Пд(0) зависи од времена соникације.

2. Висок моларни однос ПВП/Пд(ИИ) доводи до формирања монодисперзних честица паладијума заобљеног облика и средњег пречника од око 5 нм.

3. Међутим, низак моларни однос ПВП/Пд(ИИ) укључује добијање агрегата наночестица паладијума са великом расподелом величине са центром на 20нм.

Сонохемијски пут редукције јона паладијума (ИИ). Пд(ИИ) до атома паладијума Пд(0) може се претпоставити да је следеће:

• (1) Пиролиза воде: Х₂О → •ОХ+•Х
• (2) Формирање радикала: РХ (редукционо средство) + •ОХ(•Х) → •Р + Х₂О(Х₂)
• (3) Редукција јона: Пд(ИИ) + редукциони радикали (•Х, •Р) → Пд(0) + Р•ЦХО + Х+
• (4) Формирање честица: НПд(0) → Пдн

–> Резултат: У зависности од ПВП/Пд(ИИ) односа, дисперговани или агрегирани Пд_Н добијено.

Сонохемијска редукција паладијума: узорак а (лево) садржи велику количину ПВП, узорак б (десно) ниску количину ПВП. Време соникације са УП100Х: 180 мин. Узорак а приказује моно дисперговане Пд нано честице, узорак б агрегиране Пд нано честице. [Немамцха; Рехспрингер 2008]

Анализа и резултати

УВ-видљиве апсорпционе анализе потврђују везу између сонохемијске редукције јона паладијума(ИИ) на атоме паладијума(0) и времена задржавања у ултразвучном пољу. Редукција јона паладијума(ИИ) на атоме паладијума(0) напредује и може се у потпуности постићи са повећањем времена соникације. Микрограми трансмисионе електронске микроскопије (ТЕМ) показују да:

1. 1. Када се дода велика количина ПВП, сонохемијска редукција јона паладијума доводи до формирања монодисперзних честица паладијума сферног облика и средњег пречника од прибл. 5нм.
2. 2. Употреба мале количине ПВП-а подразумева добијање агрегата наночестица паладијума. Мерења динамичког расејања светлости (ДЛС) откривају да агрегати наночестица паладијума имају велику дистрибуцију величине са центром на 20 нм.