يصف بروتوكولنا طريقة لعزل إنتاج الهيدروجين الكهروكيميائي عن هدرجة المواد الخام الكيميائية في مفاعل واحد. يمكننا وصف كمية الهيدروجين المستخدمة في تفاعل الهدرجة المطلوب. يتم فصل الكيمياء الكهربائية عن كيمياء الهدرجة.
يقلل من فرصة التفاعلات الجانبية ويسمح بالعمل مع المزيد من المذيبات والتركيزات مما لو كان يقتصر على استخدام المنحل بالكهرباء. للبدء ، قم بتنظيف شريط رقاقة البلاديوم باستخدام قطعة قماش قطنية مغموسة في الهكسان ولفها بأسطوانة يدوية حتى يقرأ العداد الرقمي حوالي 150 ميكرومتر. ثم استخدم أسطوانة أوتوماتيكية لتقليل السماكة إلى 25 ميكرومتر وتقطيعها إلى قطع بالحجم المطلوب.
للتلدين ، قم بتحميل رقائق البلاديوم المدرفلة في فرن دثر تحت جو النيتروجين. قم بتسخينها عند 850 إلى 900 درجة مئوية لمدة 1.5 ساعة عن طريق زيادة درجة الحرارة تدريجيا من 25 إلى 900 درجة مئوية بمعدل 60 درجة مئوية في الساعة. تحضير محلول التنظيف عن طريق خلط 10 ملليلتر من حمض النيتريك ، 20 ملليلتر من 30 ٪ بيروكسيد الهيدروجين ، و 10 ملليلتر من الماء منزوع الأيونات.
اغمر رقائق البلاديوم الملدنة في محلول التنظيف لمدة 20 إلى 30 دقيقة حتى تهدأ الفقاعات القوية أو يتحول المحلول إلى اللون الأصفر. بعد غسل رقائق البلاديوم مرتين بالماء منزوع الأيونات ، اشطفها بكحول الأيزوبروبيل وجففها بالهواء. ثم قم بتجميع المفاعل باستخدام رقائق البلاديوم المحضرة.
لتحضير محلول الطلاء الكهربائي ، قم بإذابة كلوريد البلاديوم في حمض الهيدروكلوريك المولي. املأ المقصورة الكهروكيميائية للمفاعل ب 24 ملليلتر من المحلول المحضر مع ترك حجرة الهدرجة فارغة. ضع أنود شبكي بلاتيني وقطب مرجعي لكلوريد الفضة في الحجرة الكهروكيميائية.
قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية ب potentiostat وقم بتطبيق جهد 0.2 فولت على رقائق البلاديوم مقابل كلوريد الفضة حتى تمر شحنة 15C. بعد تفكيك المفاعل ، اشطف غشاء البلاديوم الناتج مرتين بالماء منزوع الأيونات ومرة واحدة بكحول الأيزوبروبيل. بمجرد تجفيفه بالهواء أو النيتروجين ، تحقق من وجود ترسب مرئي للبلاديوم الأسود على سطح الغشاء.
لتجميع المفاعل ، قم بوضع شطيرة غشاء البلاديوم المحضر بين نصفين من خلية H الكهروكيميائية. ضع حشية مقاومة للمواد الكيميائية بين الجانب الأيسر من الخلية وغشاء البلاديوم. بمجرد وضع حشية إضافية على الجانب الأيمن من الخلية ، استخدم مشبكا لإغلاق تكوين المفاعل.
للهدرجة الكهروكيميائية ، املأ الحجرة الكهروكيميائية ب 24 ملليلترا من حمض الكبريتيك المولي الواحد. أدخل قطبا كهربائيا من البلاتين في الحجرة الكهروكيميائية وقم بتوصيله بالطرف الموجب لمصدر الطاقة. باستخدام شريط نحاسي ، قم بتوصيل غشاء البلاديوم بالطرف السالب.
ثم ضع تيارا جلفانيا مقداره 250 مللي أمبير وجهد من 3 إلى 5 عبر الخلية لمدة 15 دقيقة. بعد أخذ عينات من 30 ميكرولترا من محلول التفاعل ، أضف 24 ملليلترا في المقصورة الكيميائية للحفاظ على التيار الجلفاني. اجمع عينة كل 15 دقيقة باستخدام ماصة صغيرة.
تذوب في ملليلتر واحد من ثنائي كلورو ميثان في قارورة GC-MS وتخزينها حتى يكتمل التفاعل. لتحليل العينات، قم بتحميلها في درج أخذ العينات التلقائي. ثم انقر فوق رمز MassHunter لتشغيل برنامج GC-MS.
حدد تسلسل ثم قم بتحرير التسلسل لفتح نافذة تحرير التسلسل. املأ اسم العينة وموضع القارورة ومسار الأسلوب وملف الأسلوب ومسار البيانات وملف البيانات في المخطط. اضبط نوع العينة على العينة والتخفيف على 1.
انقر فوق الطريقة متبوعة بتحرير الطريقة بأكملها لضبط الطريقة. تحقق من كل من معلومات الطريقة والحصول على الأداة واضغط على موافق. أيضا ، تحقق من الحصول على البيانات ويتم التحقق من تحليل البيانات. اترك كل حقل آخر فارغا وانقر فوق موافق. اضبط مدخل العينة على GC ومصدر الحقن على GC ALS.
تأكد من تحديد مربع استخدام MS ، وتعيين موقع المدخل إلى الأمام ، وتوصيل MS بالمقدمة ، ثم انقر فوق موافق. تحت علامة تبويب المدخل ، اضبط درجة حرارة السخان على 250 درجة مئوية ، والضغط على 7.2 رطل لكل بوصة مربعة ، وتدفق الهيليوم على 23.1 ملليلتر في الدقيقة. تحت لسان الفرن ، اضبط درجة الحرارة الأولية على 50 درجة مئوية مع تثبيت لمدة دقيقة واحدة. اضبط معدل المنحدر على 25 درجة مئوية في الدقيقة.
درجة الحرارة إلى 200 درجة مئوية مع تعليق لمدة صفر دقيقة واضغط على موافق. تحقق من عدم تحديد جميع إشارات العرض وانقر فوق موافق. اضبط تأخير المذيب على 2.50 دقيقة وحدد موافق. تأكد من أن الشاشة تتضمن درجة حرارة فرن GC ، ودرجة حرارة مدخل GC F ، وضغط مدخل GC F ، وحساب تدفق عمود GC 2 ، و MS EM volts ، ومصدر MS MS ، و MS MS quad ، وانقر فوق موافق. أدخل اسم الطريقة المطلوبة لحفظ الطريقة. انقر فوق التسلسل متبوعا بتسلسل التشغيل ، ثم حدد تسلسل التشغيل لبدء تحليل العينة. بمجرد اكتمال التسلسل ، افتح برنامج MassHunter وحدد اسم الملف لعرض البيانات.
لتحديد قمم المنتج ، انقر فوق الطيف ، ثم تقرير البحث في المكتبة ، وموافق لمقارنة أطياف الكتلة المكتسبة بقاعدة بيانات NIST. احسب التركيب النسبي للمواد والمنتجات الأولية باستخدام المعادلة. قام مطياف الكتلة الجوية بقياس الهيدروجين المنتج في حجرة الهدرجة وحجرة كهروكيميائية في مفاعل الغشاء.
يتخلل غشاء البلاديوم 73٪ هيدروجين بمتوسط تيار أيوني يبلغ 27 بيكوأمبير في حجرة الهدرجة و 10 في المقصورة الكهروكيميائية. في المقابل ، أظهر غشاء آخر أقل من 1٪ تغلغل في الهيدروجين. أظهر GC-MS للهدرجة تحت التحيز الكهروكيميائي ذروة حادة للمادة الأولية بروبيوفينون مع تقدم التفاعل لتشكيل قمم تمثل البروبيل بنزين و 1-Phenyl-1-propanol ، بينما تضاءلت قمة البروبيوفينون.
في المقابل ، لم يتم تحويل البروبيوفينون إلى المنتج عندما لم يكن غشاء البلاديوم متحيزا كهروكيميائيا. ومع ذلك ، أظهر الكروماتوجرام ذروة غير متوقعة تعزى إلى الشوائب. تحت غشاء البلاديوم المتحيز كهروكيميائيا ، أظهر المظهر الحركي لتفاعل الهدرجة تغير التركيب في المواد والمنتجات الأولية.
في المقابل ، عندما لم يكن غشاء البلاديوم متحيزا كهروكيميائيا ، لم يتغير تكوين مادة البداية حيث لم يتم تشكيل المنتج. من المهم تجميع المفاعل لمنع التسرب بين المقصورات. قم بأخذ عينة من التفاعل باستخدام أداة دقيقة مثل الماصة الدقيقة لضمان جودة البيانات من GC-MS.
يمكن إجراء طرق توصيف إضافية مثل H NMR لتأكيد التركيب الكيميائي لمنتجات التفاعل.
