A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يتم تقديم بروتوكول لتركيب HNbWO6، HNbMoO6، HTaWO6 ورقة نانوية حمض صلب تعديل Pt / CNTs.
نقدم هنا طريقة لتركيب HNbWO6، HNbMoO6، HTaWO6 ورقة نانوية حمض صلب تعديل Pt / CNTs. من خلال تغيير وزن مختلف صفائح نانوية حمض الصلبة، سلسلة من Pt/xHMNO6/CNTs مع تركيبات حمض صلب مختلفة (س = 5، 20 wt٪؛ M = Nb, Ta; N = مو، W) وقد أعدت من قبل المعالجة المسبقة nanotube الكربون، وتبادل protonic، تقشير حمض الصلبة، وتجميع وأخيرا التشريب جزيئات Pt. تتميز Pt/xHMNO 6/CNTs بإنعراج الأشعة السينية، والفحص المجهري الإلكتروني المسح الضوئي، والفحص المجهري الإلكتروني للإرسال، وNH3-temperatureالمبرمجة desorption. وكشفت الدراسة أن HNbWO6 nanosheets كانت تعلق على CNTs، مع بعض حواف النانوشيتات عازمة في الشكل. القوة الحمضية للمحفزات Pt المدعومة يزيد بالترتيب التالي: Pt/CNTs <Pt/5HNbWO 6/CNTs < Pt/20HNbMoO 6/CNTs < Pt/20HNbWO6/CNTs< Pt/20HTaWO6/CNTs. وبالإضافة إلى ذلك، تم التحقيق في التحويل المائي الحفاز لمجمع النموذج المشتق من الليغينين: الإيثر الثنائي الفينيل باستخدام محفز Pt/20HNbWO6 المركب.
العديد من العمليات الصناعية لتصنيع المواد الكيميائية تنطوي على استخدام حمض مائي غير عضوي. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك العملية التقليدية H2SO4 لترطيب السيكلوهيكسان لإنتاج السيكلوهيكسانول. وتنطوي هذه العملية على نظام بيهاسي، حيث يجري السيكلوهيكسان في المرحلة العضوية ويكون منتج السيكلوهيكسانول في المرحلة المائية الحمضية، مما يجعل عملية الفصل عن طريق التقطير البسيط صعبة. وبصرف النظر عن صعوبة في الانفصال والانتعاش، وحمض غير عضوي هو أيضا شديدة السمية وتآكل للمعدات. في بعض الأحيان، يؤدي استخدام حمض غير عضوي إلى توليد منتجات ثانوية من شأنها أن تخفض إنتاج المنتج ويجب تجنبها. على سبيل المثال، فإن الجفاف من 2-سيكلوهيكسين-1-رلإنتاج 1,3-سيكلوهيكسادين باستخدام H2SO4 سيؤدي إلى منتجات ثانوية البلمرة1. وهكذا، فإن العديد من العمليات الصناعية تتحول نحو استخدام محفزات الأحماض الصلبة. وتستخدم مختلف الأحماض الصلبة المتسامحة مع المياه لحل المشكلة المذكورة أعلاه وتعظيم غلة المنتج، مثل استخدام HZSM-5 وAmberlyst-15. وقد ثبت استخدام عالية السيليكا HZSM-5 الزيوليت لتحل محل H2SO4 في إنتاج سيكلوهيكسانول من البنزين2. وبما أن الزيوليت موجود في المرحلة المائية المحايدة، فإن المنتج سوف يذهب إلى المرحلة العضوية حصرا، وبالتالي تبسيط عملية الفصل. ومع ذلك، بسبب لويس حمض قاعدة adduct تشكيل جزيئات الماء إلى مواقع حمض لويس، والمواد الزيوليتيك لا تزال أظهرت انتقائية أقل بسبب وجود مواقع غير نشطة3. من بين كل هذه الأحماض الصلبة، Nb2O5 هي واحدة من أفضل المرشحين التي تحتوي على كل من لويس وBrØnsted مواقع حمض. الحموضة من Nb2O5∙nH2O يعادل 70٪ H2SO4 الحل، وذلك بسبب وجود البروتونات الصفراء. حموضة BrØnsted، والتي هي مماثلة لمواد الزيوليت البروتونيك، مرتفعة جدا. هذه الحموضة سوف تتحول إلى الحموضة لويس بعد القضاء على المياه. في وجود الماء، Nb2O5 يشكل NbO رباعي الهدريال4-H2O adducts، والتي قد تنخفض في حموضة لويس. ومع ذلك، فإن مواقع حمض لويس لا تزال فعالة منذ NbO4 رباعي الهدريال لا تزال لديها رسوم إيجابية فعالة4. وقد ثبت بنجاح هذه الظاهرة في تحويل الجلوكوز إلى 5-(هيدروكسي ميثيل) فورفورال (HMF) وحليف البنزالدهايد مع القصدير رباعي النمل في الماء5. وبالتالي، فإن المواد الحفازة التي تتحمل المياه لها أهمية حاسمة في تحويل الكتلة الأحيائية في تطبيقات الطاقة المتجددة، ولا سيما عندما تتم التحويلات في المذيبات البيئية الحميدة مثل المياه.
من بين العديد من محفزات الأحماض الصلبة الحميدة البيئية، والمواد النانوية الكربونية وظيفية باستخدام الجرافين، والأنابيب النانوية الكربونية، وألياف الكربون النانوية، ومواد الكربون المسامية تلعب دورا هاما في تثمين الكتلة الحيوية بسبب المسامية القابلة للضبط، ومساحة سطح عالية للغاية محددة، وهيدروفوبيسيتي ممتازة6،7. المشتقات الكبريتية هي مواد محفزة محفزة مستقرة ونشطة للغاية. ويمكن إما أن يتم إعدادها عن طريق الكربنة غير المكتملة من المركبات العطرية الكبريتية8 أو عن طريق كبريتونيشن السكريات الكربونية غير الكاملة9. وقد ثبت أن تكون محفزات فعالة جدا (على سبيل المثال، لإسترة الأحماض الدهنية أعلى) مع نشاط مماثل لاستخدام السائل H2SO4. الجرافينات وCNTs هي مواد الكربون مع مساحة كبيرة، خصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة حمض جيدة، وتوزيعات حجم المسام موحدة، فضلا عن مقاومة لترسب فحم الكوك. وقد تم العثور على الجرافين Sulfonated لتحفيز بكفاءة التحلل المائي من خلات الإيثيل10 وقد تم العثور على محفزات الجرافين ثنائية الوظائف لتسهيل تحويل وعاء واحد من حمض الليفولينك إلى γ-valerolactone11. المعادن ثنائية الوظائف المدعومة على CNTs هي أيضا محفزات فعالة جدا للتطبيق في تحويل الكتلة الحيوية12،13 مثل الأكسدة الهوائية انتقائية للغاية من HMF إلى 2،5-diformylfuran على VO2-PANI / CNT محفز14.
الاستفادة من الخصائص الفريدة من Nb2O5 حمض الصلبة، CNTs وظيفية والمعادن ثنائية الوظائف المدعومة على CNTs، ونحن تقرير بروتوكول لتركيب سلسلة من Nb(Ta) القائمة على حمض الصلب ة nanosheet المعدلة Pt / CNTs مع ارتفاع المساحة السطحية بواسطة طريقة تجميع ورقة نانوية. وعلاوة على ذلك، أظهرنا أنPt/20HNbWO 6/CNTs، نتيجة للتأثير التآزري لجسيمات Pt المشتتة بشكل جيد والمواقع الحمضية القوية المستمدة من صفائح النانو HNbWO6، تظهر أفضل نشاط وانتقائية في تحويل المركبات النموذجية المشتقة من الليغينين في الوقود عن طريق الأوكسجين المائي.
تحذير: للاطلاع على أساليب المناولة السليمة وخصائص وسمية المواد الكيميائية الموصوفة في هذه الورقة، يرجى الرجوع إلى صحائف بيانات سلامة المواد ذات الصلة. بعض المواد الكيميائية المستخدمة سامة ومسرطنة ويجب توخي عناية خاصة. قد تشكل المواد النانوية مخاطر على السلامة وآثار صحية. وينبغي تجنب الاستنشاق والاتصال بالبشرة. ويجب توخي احتياطات السلامة، مثل إجراء التوليف الحفاز في غطاء الدخان وتقييم أداء المحفز باستخدام مفاعلات الأوتوكلاف. يجب ارتداء معدات الحماية الشخصية.
1- المعالجة المسبقة للأجهزة الوطنية
2. إعداد HNbWO6 صفائح نانوية حمض الصلبة15 عن طريق تبادل بروتونيك تليها تقشير
3. إعداد HNbMO6 صفائح نانوية حمض الصلبة
ملاحظة: الإجراء مشابهة للخطوة 2 باستثناء الخطوتين الأولى والثالثة.
4. إعداد HTaWO6 صفائح نانوية حمض الصلبة
ملاحظة: الإجراء مشابهة للخطوة 2 باستثناء الخطوتين الأولى والثالثة.
5. إعداد HNbWO6/ MWCNTs بواسطة طريقة تجميع النانوشيت
6. إعداد Pt/20HNbWO6/CNTs بواسطة طريقة التشريب
7- إثير عطري مشتق من الليغينين
ملاحظة: الإيثر الأثير العطري المشتق من الليغينين هو الإيثر الثنائي الفينيل في هذه التجربة. والإيثر الأثير العطري المستمد من الليغينين هو الإيثر الثنائي الفينيل في هذه التجربة. نشاط Pt/20HTaWO6/CNTs (تحويل 88.8٪، غير مبين في هذه الورقة) هو أقل من Pt/20HNbWO6/CNTs (99.6٪)، وبالتالي فإن العائد من السيكلوهيكسان ينخفض. وبالتالي، على الرغم من أنه تم الحصول على انتقائية أعلىمن السيكلوهيكسان على Pt/20HTaWO 6/CNTs، فإن انخفاض تحويل الإيثر الثنائي الفينيل ثنائي الفينيل يحد من استخدامه. استخدام معدات الحماية المناسبة وغطاء الدخان لأداء رد الفعل باستخدام الكواشف المسببة للسرطان.
وقد تمت دراسة أنماط انعراج الأشعة السينية (XRD) للسلائف LiNbWO6 وعينة محفزة مقابلة تبادل البروتون HNbWO6 لتحديد المرحلة (الشكل1 والشكل 2). تم استخدام NH3-درجة الحرارة المبرمجة desorption (NH3-TPD) للتحقيق في الحموضة السطحية للعينات محفز (الش?...
المعالجة المسبقة للنفثالينات مع حمض النيتريكلا تزيد من مساحة سطح محددة (S BET) بشكل ملحوظ. النفثالينات الخام لها مساحة سطح ية محددة من 103 م2/ز بينما بعد العلاج، تم زيادة المساحة السطحية إلى 134 م2/ز. ولذلك، فإن هذه المعالجة المسبقة لخلق عيوب على سطح CNT سيكون لها تأثير إيجابي على ...
ليس لدينا ما نكشف عنه
وحظي العمل الوارد وصفه في هذه الورقة بدعم كامل بمنحة من مجلس المنح البحثية لمنطقة هونغ كونغ الإدارية الخاصة، الصين (UGC/FDS25/E09/17). كما نعرب عن امتناننا للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (21373038 و21403026) لتوفيرها أدوات تحليلية لتوصيف المحفز ومفاعل السرير الثابت لتقييم أداء المحفز. ويود الدكتور هونغشو تشي أن يشكر على المساعدة البحثية التي منحها مجلس المنح البحثية في هونغ كونغ (UGC/FDS25/E09/17).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Carbon nanotubes (multi-walled) | Sigma Aldrich | 724769 | |
Nitric acid (65%) | Sigma Aldrich | V000191 | |
sulphuric acid (98%) | MERCK | 100748 | |
Lithium carbonate (>99%) | Aladdin | L196236 | |
Niobium pentaoxide (99.95%) | Aladdin | N108413 | |
Tungsten trioxide (99.8%) | Aladdin | T103857 | |
Molybdenum trioxide (99.5%) | Aladdin | M104355 | |
Tantalum oxide (99.5%) | Aladdin | T104746 | |
Chloroplatinic acid hexahydrate, ≥37.50% Pt basis | Sigma Aldrich | 206083 | |
tetra (n-butylammonium) hydroxide 30-hydrate | Aladdin | D117227 | |
Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
n-Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
n-Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved