Сонохімічне відновлення наночастинок паладію

Паладій (Pd) добре відомий своїми каталітичними функціями, але також часто використовується в дослідженні матеріалів і виробництві електроніки, медицині, очищенні водню та інших хімічних додатках. За допомогою сонохімічного шляху можна виробляти монодисперсні, а також агреговані наночастинки паладію.

Ультразвукове виробництво наночастинок паладію

Немамча і Рехспрінгер досліджували сонохімічне виробництво дисперсних і агрегованих наночастинок паладію. Отже, ПД(НІ₃)₂ розчин був проведений ультразвуковим способом за допомогою ультразвукового лабораторного гомогенізатора UP100H у присутності етиленгліколю (EG) та полівінілпіролідону (PVP).

Процедура

Зразки були підготовлені наступним чином:
Для зразків використовуються суміші по 30 мл ЕГ і 5·10^-6моль ПВП препарували магнітним перемішуванням протягом 15 хв. Для різних зразків різна кількість Pd(NO₃)₂ розчину, 1,5 мл і 2 мл. Зразки сумішей готували у співвідношенні 2·10^-3mol Pd(NO₃)₂ у зразку (а) і 2,66·10^-3mol Pd(NO₃)₂ у зразку (Б). Обидві суміші були проведені ультразвуком у флаконі об'ємом 20 мл за допомогою ультразвукового апарату зондового типу. Зразки відбирали після часу ультразвукового дослідження 30, 60, 90, 120, 150 і 180 хв.

Аналіз результатів експерименту свідчить, що:

1. Сонохімічне відновлення Pd(II) в Pd(0) залежить від часу ультразвукового випромінювання.

2. Високе молярне співвідношення PVP/Pd(II) призводить до утворення монодисперсних частинок паладію, що мають округлу форму та середній діаметр близько 5 нм.

3. Однак низьке молярне співвідношення PVP/Pd(II) передбачає отримання агрегатів наночастинок паладію з великим розподілом розмірів з центром 20 нм.

Сонохимический шлях відновлення іонів паладію (II) Пд(ІІ) до атомів паладію ПД(0) можна припустити наступне:

• (1) Піроліз води: H₂O → •OH+•H
• (2) Радикальне утворення: RH (відновник) + •OH(•H) → •R + H₂О(Н₂)
• (3) Відновлення іонів: Pd(II) + відновні радикали (•H, •R) → Pd(0) + R•CHO + H+
• (4) Утворення частинок: NPd(0) → Pdn

–> Результат: Залежно від співвідношення PVP/Pd(II), дисперсний або агрегований Pd_N були отримані.

Сонохімічне відновлення паладію: зразок a (ліворуч) містить велику кількість PVP, зразок b (праворуч) низьку кількість PVP. Час УЗД з UP100H: 180 хв. Зразок a показує монодисперсні Pd наночастинки, зразок b агрегованих Pd наночастинок. [Немамча; Rehspringer 2008]

Аналіз та результати

Аналізи абсорбції, видимі за допомогою ультрафіолетового випромінювання, підтверджують зв'язок між сонохімічним відновленням іонів паладію(II) до атомів паладію(0) та часом утримання в ультразвуковому полі. Відновлення іонів паладію(II) до атомів паладію(0) прогресує і може бути повністю досягнуто зі збільшенням часу ультразвуку. Мікрофотографії трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ) показують, що:

1. 1. При додаванні великої кількості PVP сонохімічне відновлення іонів паладію призводить до утворення монодисперсних частинок паладію зі сферичною формою та середнім діаметром приблизно 5 нм.
2. 2. Використання невеликої кількості ПВП передбачає отримання агрегатів наночастинок паладію. Вимірювання динамічного розсіювання світла (DLS) показують, що агрегати наночастинок паладію мають великий розподіл за розміром з центром 20 нм.