This work was sponsored by the Chemical Sciences, Geosciences and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, U.S. Department of Energy, grant no. DE-FG02-12ER16352. S.T.H. thanks the National Science Foundation for financial support through the National Science Foundation Graduate Research Fellowship under Grant No. 1122374.

1. Síntesis de encapsulado en sílice monometálicos o bimetálico Metal Oxide Nanopartículas <ol><li> Preparar la microemulsión inversa <ol><li> Añadir 240 ml de n-heptano anhidro a un lugar limpio, secado en estufa-1 L matraz de fondo redondo (RBF) que contiene una barra de agitación magnética secado al horno utilizando un cilindro limpio, secado en horno graduado. </li><li> Añadir 54 ml de polioxietileno (4) lauril éter a la n-heptano bajo agitación constante. Nota: Debido a la alta viscosidad y baja tensión superficial de este tensioactivo, un lugar limpio, seco 60 ml jeringa debe ser utilizado para obtener volúmenes exactos en lugar de un cilindro graduado. </li><li> Añadir 7,8 ml de ultrapura, desionizada (DI) bajo agitación constante usando una pipeta. Selle la RBF con un tapón de goma y cera Parafilm. Deje que la RME mezclar por lo menos durante 10 minutos. </li><li> Añadir 0,1 a 0,5 ml de reactivo de grado NH 4 OH a la emulsión, si se desea reducir el tiempo de hidrólisis. Nota: Algunos precursores alcóxido de metal hidroeléctricaslisar lentamente a pH neutro. Deje que la RME mezcle durante al menos otros 10 minutos después de la adición de NH4OH. Como ejemplo representativo, la adición de 0,5 ml de NH 4 OH se recomienda para las síntesis que implican titanio (IV) isopropóxido. </li></ol></li><li> Preparar un precursor alcóxido metálico, alcohol, y n-heptano solución de <ol><li> Conecte un lugar limpio, 250 ml RBF secado en horno a una línea Schlenk y enjuague con nitrógeno. Como alternativa, coloque la limpieza, 250 ml RBF secado al horno en una guantera nitrógeno seco. </li><li> Añadir 12 ml de 5% p / v de tungsteno isopropóxido (OMPI) en isopropanol utilizando una jeringa limpia y seca. En esta etapa, también se pueden añadir otros alcóxidos de metales, tal como tántalo (V) isopropóxido (Taipo), molibdeno (V) isopropóxido (MoIPO), niobio (V) isopropóxido (NbIPO), titanio (IV) isopropóxido (tiipo), níquel (II) metoxietóxido (NiMEO), cobalto (II) isopropóxido (coipo), etc. Nota: alcóxidos metálicos se pueden adquirir comercialmente o sintetizados por la adición de un anhidronos alcohol en la correspondiente sal de cloruro de metal utilizando una línea Schlenk como se describe en otro lugar. (Precaución: Metal síntesis alcóxido de los comunicados de cloruro de metal HCl gaseoso y se debe realizar en una campana extractora bien ventilada) 27 </li><li> Utilizando una cánula secado en horno limpio, transferir 120 ml de n-heptano a la RBF 250 ml que contiene la solución alcóxido de metal anhidro </li></ol></li><li> Utilizando una cánula secado en horno limpio, transferir la solución de alcóxido de metal-alcohol-n-heptano en el RME bajo agitación constante en el lapso de 10 min. Nota: Para alcóxidos metálicos que reaccionan vigorosamente con agua, tales como el telurio (IV) isopropóxido, se requiere una velocidad gota a gota mucho más lento de la adición. La solución final debe ser ópticamente transparente, independientemente del precursor alcóxido de metal usado, pero puede ser de varios colores dependiendo de los alcóxidos metálicos utilizados y sus estados de oxidación. Observamos que si la emulsión es transparente o translúcida es dependiente del tamaño de partículamientras que el color es dependiente de estado de oxidación del metal. </li><li> Después de 4 horas, utilice una jeringa limpia y seca para inyectar 1,4 ml de reactivo de grado NH4OH en el gota a gota solución. Luego, utilizando otra jeringa limpia, seca, inyectar 1,2 ml de ortosilicato tetraetilo de grado reactivo (TEOS) gota a gota. Nota: El hidróxido de sodio (NaOH) no se debe utilizar ya que puede conducir a la densificación de las conchas de sílice durante la carburación / nitruración y dar lugar a impurezas de sodio en la celosía de las nanopartículas finales. Residual NH 4 OH por otra parte se descompone convenientemente durante los tratamientos térmicos. </li><li> Después de 16,5 horas, retirar el tapón de goma y utilizar un cilindro limpio y seco graduado a añadir 300 ml de metanol a la solución con agitación constante. </li><li> Después de 10 minutos de agitación, retire la barra de agitación y permita que la solución se asiente. Nota: Habrá dos fases líquidas presentes: una fase superior heptano-rica y una fase inferior rica en metanol. El metal o de sílice-encapsuladonanopartículas Xide, designados como SiO 2 / MO x serán sedimento al fondo del matraz de la fase inferior. </li><li> Después de 1 hora, decantar las fases líquidas en un contenedor de residuos orgánicos y recoger la fase sólida SiO2 / MO x en tubos de centrífuga de 50 ml limpio. Nota: si se utilizan tubos de polipropileno o de centrífuga de poliestireno, el precipitante no se puede almacenar a largo plazo en este estado como el heptano residual lentamente disolver el tubo de centrífuga, provocando que se alargue. Además, NH 4 OH residual y TEOS pueden hacer que el SiO2 continuar creciendo más allá de lo deseado. </li><li> Centrifugar el SiO 2 / MO x fase a 2056 xg durante 5 min, a continuación se decanta el sobrenadante en un recipiente de residuos orgánicos. </li><li> Añadir 10-30 ml de acetona a cada tubo de centrífuga de 50 ml y dispersar el polvo en la acetona por agitación o sonicación. Esto ayuda a eliminar el exceso de agente tensioactivo antes de la calcinación. </li><li> Centrifuge el SiO 2 / MO x y acetona mezcla a 4626 xg durante 10 min y luego se decanta el sobrenadante en un recipiente de residuos orgánicos. Deje que el SiO2 / MO x gel se seque durante la noche. </li></ol> 2. Tratamiento térmico del sintetizado en polvo Declaración de Precaución: hidrógeno, metano y gas amoníaco son extremadamente inflamables. El gas de amoníaco es tóxico. Una minuciosa comprobación de fugas debe realizarse antes de todos los tratamientos de calor, y de los tratamientos debe realizarse en horno tubular de cuarzo guardado en una campana extractora bien ventilada con un burbujeador de aceite a la salida de gas. Todos los cilindros de gas deben estar equipados con supresores de llama y se almacenan lejos del horno. Si es requerido por ley o reglamentos institucionales, el exceso de gas amoníaco debe burbujear a través de un gran volumen de agua y sea desechado como residuo base o neutraliza a una solución de cloruro de amonio pH 7 usando HCl. <ol><li> La calcinación del SiO2 / MO x powder en el aire <ol><li> Crush the SiO2 / MO x gel seco en un polvo fino usando una barra agitadora de vidrio o mortero. Ponga el polvo en barcos de crisol de alúmina y de carga en un horno de cuarzo-tubo. </li><li> Usando una velocidad de calentamiento / min 2 ° C, calcinar el SiO 2 / MO X en polvo bajo 100 sccm de aire a 450 ° C durante 1 hr. Esto elimina cualquier tensioactivo residual y también aumenta la microporosidad de las conchas de sílice. Después de que el horno se haya enfriado, retire las calcinadas SiO2 / MO x polvos y almacenar en condiciones ambientales. </li></ol></li><li> Carburación del SiO2 / MO x en polvo en una atmósfera de metano / hidrógeno <ol><li> Cargue el calcinado SiO2 / MO x polvo en una alúmina barco crisol sin esmaltar y colocar en un horno de cuarzo-tubo. Enjuague el horno de cuarzo de tubo con nitrógeno durante al menos 30 min para eliminar el oxígeno. Realice una comprobación de fugas pulverizando todas las juntas con agua jabonosa. </li><li> Usando un2 ° C velocidad de calentamiento / min, carburar el SiO2 / MO x de polvo debajo de 120 sccm de hidrógeno y 33 sccm de metano a 850 ° C durante 4 horas para formar SiO2 / MC x. </li><li> Después de 4 horas, detener el flujo de metano y mantenga el polvo a 850 ° C durante 1 h en tan sólo 120 sccm de hidrógeno para limpiar cualquier superficie de carbono en exceso. </li><li> Deje que el horno se enfríe lentamente a temperatura ambiente bajo 120 sccm de hidrógeno. A continuación, lavar el horno con nitrógeno durante al menos 30 min para eliminar el hidrógeno. </li><li> 95 sccm de flujo de nitrógeno y 5 sccm de aire sobre el polvo durante 3 horas para pasivar lentamente los carburos antes de la exposición al aire. </li><li> Retire el SiO2 / MC X de polvo del horno y guárdelo en un desecador al vacío o en una caja de guantes de nitrógeno seco para evitar la oxidación mayor a largo plazo de las nanopartículas de carburo metálico en el aire. </li></ol></li><li> Nitruración del SiO2 / MO x en polvo en una atmósfera de amoniaco <ol><li> Load calcinado SiO2 / MO x en polvo en un barco crisol de alúmina y colocar en un horno de cuarzo-tubo. </li><li> Enjuague el horno de cuarzo de tubo con nitrógeno durante al menos 30 min para eliminar el oxígeno. </li><li> Usando una velocidad de calentamiento / min 2 ° C, nitridize el SiO2 / MO x de polvo por debajo de 100 sccm de amoníaco a 800 ° C durante 4 horas para formar SiO2 / MN x. </li><li> Deje que el horno se enfríe lentamente a temperatura ambiente. A continuación, lavar el horno con nitrógeno durante al menos 30 min para eliminar el amoníaco. </li><li> 95 sccm de flujo de nitrógeno y 5 sccm de aire sobre el polvo durante 3 horas para pasivar lentamente los nitruros antes de la exposición al aire. </li><li> Retire el SiO2 / MN X de polvo del horno y guárdelo en un desecador al vacío o en una caja de guantes de nitrógeno seco para evitar la oxidación mayor a largo plazo de las nanopartículas de nitruro de metal en el aire. </li></ol></li></ol> 3. Eliminación de las Conchas de sílice y Apoyo al Nanopartículas Declaración de Precaución: bifluoruro de amonio (ABF) es altamente tóxico. Sólo debe ser manejado en una campana extractora bien ventilada usando equipo de protección personal, incluyendo guantes de butilo-goma, un protector facial, y una bata de laboratorio HF resistente con mangas HF-resistente. Vidrio y equipo de laboratorio de metal nunca debe ser usado cuando manipule ABF. <ol><li> Disolución de sílice en bifluoruro de amonio de carburos metálicos ácido-estables y nitruros (tales como WC y W 2 N) <ol><li> Pesar 200 mg de SiO2 / MC xo SiO2 / MN x y poner en un recipiente de 30 ml de polipropileno sellable con una barra agitadora magnética recubierta de teflón. </li><li> Si se desea para apoyar las nanopartículas sobre un soporte de catalizador de elevada área superficial, tales como negro de carbono o nanotubos de carbono, pesar el material y añadirlo al recipiente de polipropileno sellable. Nota: La masa pesó dependerá de la carga deseada de las nanopartículas en el thapoyo e. Para soportes de catalizadores que no son estables en ABF, tales como alúmina, se puede añadir el soporte después de la sílice se ha eliminado y la ABF se neutraliza. Si se añade ningún apoyo, se obtendrá una nanodispersión. </li><li> Añadir 20 ml de agua DI ultrapura y comenzar a mezclar para formar una suspensión. Alternativamente, añadir 20 ml de solución de pre-hechos 20% en peso de ABF. </li><li> Pesar 5 g de ABF y luego añadir a la mezcla de agitación. Una vez añadido, sellar el recipiente de polipropileno. Nota: Disolución de ABF en agua es endotérmico, por lo que la temperatura de la solución se reducirá. </li><li> Para asegurar la completa disolución de la sílice y una buena dispersión de las nanopartículas sobre el soporte del catalizador, detener la reacción después de 16 hr mediante la adición de grado reactivo NH 4 OH gota a gota a neutralizar la solución ABF a un pH de 6-7. Precaución: esta reacción es exotérmica. </li><li> Vacíe la mezcla neutralizada en un tubo de centrífuga y centrifugar a 2056 xg durante 10 min. </li><li> Vacíe la supernatant en un contenedor de residuos alcalina (para asegurar la neutralización total) y redispersar el polvo de catalizador en 20 ml de agua DI ultrapura. </li><li> Centrifugar a 4626 xg durante 10 min, desechar el sobrenadante, y realice una aclaración de agua DI 20 ml final. Hasta 12.850 xg puedan ser necesarios para las nanopartículas no compatibles. </li><li> Se seca el polvo bajo vacío y luego almacenar en un desecador de vacío o una caja de guantes de nitrógeno seco para evitar la oxidación mayor a largo plazo de las de carburo de metal o de nitruro de nanopartículas. </li></ol></li><li> Disolución de sílice en hidróxido de sodio para Carburos-alcalinas Estable y nitruros (como tac y Ta 3 N 5) <ol><li> Pesar 200 mg de SiO2 / MC xo SiO2 / MN x y poner en un RBF vidrio de 50 ml con una barra de agitación magnética. Pesar y añadir un soporte de catalizador si se desea. </li><li> Añadir 30 ml de solución acuosa de NaOH 0,1 M por lo menos. Adjuntar un condensador a la RBF o sellar con un tapón de goma y cera Parafilm. </li><li> Se calienta a 60 ° C bajo agitación constante durante 16 hr. Después de enfriar, centrifugar la solución a 2056 xg durante 10 min. </li><li> Vaciar el sobrenadante en un recipiente de residuos alcalina y redispersar el polvo de catalizador en 20 ml de agua DI ultrapura. </li><li> Centrifugar a 4626 xg durante 10 min, desechar el sobrenadante, y realice una aclaración de agua DI 20 ml final. Hasta 12.850 xg puedan ser necesarios para las nanopartículas no compatibles. </li><li> Se seca el polvo bajo vacío y luego almacenar en un desecador de vacío o una caja de guantes de nitrógeno seco para evitar la oxidación mayor a largo plazo de las de carburo de metal o de nitruro de nanopartículas. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Oyama, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides. , (1996).</li><li>Michalsky, R., Zhang, Y. -. J., Medford, A. J., Peterson, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Departures+from+the+Adsorption+Energy+Scaling+Relations+for+Metal+Carbide+Catalysts.">Departures from the Adsorption Energy Scaling Relations for Metal Carbide Catalysts.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (24), 13026-13034 (2014).</li><li>Kimmel, Y. C., Xu, X., Yu, W., Yang, X., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+in+Electrochemical+Stability+of+Transition+Metal+Carbides+and+Their+Potential+Use+As+Supports+for+Low-Cost+Electrocatalysts.">Trends in Electrochemical Stability of Transition Metal Carbides and Their Potential Use As Supports for Low-Cost Electrocatalysts.</a> ACS Catal. 4 (5), 1558-1562 (2014).</li><li>Levy, R. B., Boudart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platinum-like+behavior+of+tungsten+carbide+in+surface+catalysis.">Platinum-like behavior of tungsten carbide in surface catalysis.</a> Science. 181, 547-549 (1973).</li><li>Chen, Z., Higgins, D., Yu, A., Zhang, L., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+non-precious+metal+electrocatalysts+for+PEM+fuel+cells.">A review on non-precious metal electrocatalysts for PEM fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 4 (9), 3167-3192 (2011).</li><li>Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolayer+platinum+supported+on+tungsten+carbides+as+low-cost+electrocatalysts:+opportunities+and+limitations.">Monolayer platinum supported on tungsten carbides as low-cost electrocatalysts: opportunities and limitations.</a> Energy Environ. Sci. 4, 3900 (2011).</li><li>Stottlemyer, A. L., Kelly, T. G., Meng, Q., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactions+of+oxygen-containing+molecules+on+transition+metal+carbides:+Surface+science+insight+into+potential+applications+in+catalysis+and+electrocatalysis.">Reactions of oxygen-containing molecules on transition metal carbides: Surface science insight into potential applications in catalysis and electrocatalysis.</a> Surf. Sci. Rep. 67, 201-232 (2012).</li><li>Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+nanoscience+on+heterogeneous+catalysis.">The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis.</a> Science. 299, 1688-1691 (2003).</li><li>Kimmel, Y. C., Esposito, D. V., Birkmire, R. W., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+carbon+on+the+hydrogen+evolution+reactivity+of+tungsten+carbide+(WC)+and+Pt-modified+WC+electrocatalysts.">Effect of surface carbon on the hydrogen evolution reactivity of tungsten carbide (WC) and Pt-modified WC electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 3019-3024 (2012).</li><li>Yang, X., Kimmel, Y. C., Fu, J., Koel, B. E., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+Tungsten+Carbide+Catalysts+by+Use+of+an+Oxygen+Plasma+Pretreatment.">Activation of Tungsten Carbide Catalysts by Use of an Oxygen Plasma Pretreatment.</a> ACS Catal. 2, 765-769 (2012).</li><li>Garcia-Esparza, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tungsten+carbide+nanoparticles+as+efficient+cocatalysts+for+photocatalytic+overall+water+splitting.">Tungsten carbide nanoparticles as efficient cocatalysts for photocatalytic overall water splitting.</a> ChemSusChem. 6, 168-181 (2013).</li><li>Yan, Z., Cai, M., Shen, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanosized+tungsten+carbide+synthesized+by+a+novel+route+at+low+temperature+for+high+performance+electrocatalysis.">Nanosized tungsten carbide synthesized by a novel route at low temperature for high performance electrocatalysis.</a> Sci. Rep. 3, 1646 (2013).</li><li>Giordano, C., Erpen, C., Yao, W., Antonietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Mo+and+W+carbide+and+nitride+nanoparticles+via+a+simple+'urea+glass'+route.">Synthesis of Mo and W carbide and nitride nanoparticles via a simple 'urea glass' route.</a> Nano Lett. 8, 4659-4663 (2008).</li><li>Abdullaeva, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+temperature+stable+WC1&#8722;x@C+and+TiC@C+core&#8211;shell+nanoparticles+by+pulsed+plasma+in+liquid.">High temperature stable WC1&#8722;x@C and TiC@C core&#8211;shell nanoparticles by pulsed plasma in liquid.</a> R. Soc. Chem. Adv. 3, 513 (2013).</li><li>Vallance, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+microwave+interaction+mechanisms+and+reaction+pathways+in+the+energy-efficient,+ultra-rapid+synthesis+of+tungsten+carbide.">Probing the microwave interaction mechanisms and reaction pathways in the energy-efficient, ultra-rapid synthesis of tungsten carbide.</a> Green Chem. 14, 2184 (2012).</li><li>Shen, P. K., Yin, S., Li, Z., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+performance+of+nanosized+tungsten+carbides+for+electrocatalysis.">Preparation and performance of nanosized tungsten carbides for electrocatalysis.</a> Electrochim. Acta. 55, 7969-7974 (2010).</li><li>Nikiforov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=WC+as+a+non-platinum+hydrogen+evolution+electrocatalyst+for+high+temperature+PEM+water+electrolysers.">WC as a non-platinum hydrogen evolution electrocatalyst for high temperature PEM water electrolysers.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 37, 18591-18597 (2012).</li><li>Fang, Z. Z., Wang, X., Ryu, T., Hwang, K. S., Sohn, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+sintering,+and+mechanical+properties+of+nanocrystalline+cemented+tungsten+carbide+&#8211;+A+review.">Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide &#8211; A review.</a> Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 27, 288-299 (2009).</li><li>Liu, Y., Kelly, T. G., Chen, J. G., Mustain, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Carbides+as+Alternative+Electrocatalyst+Supports.">Metal Carbides as Alternative Electrocatalyst Supports.</a> ACS Catal. 3, 1184-1194 (2013).</li><li>Nie, M., Shen, P. K., Wei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystaline+tungsten+carbide+supported+Au&#8211;Pd+electrocatalyst+for+oxygen+reduction.">Nanocrystaline tungsten carbide supported Au&#8211;Pd electrocatalyst for oxygen reduction.</a> J. Power Sources. 167 (1), 69-73 (2007).</li><li>Ham, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Palladium-nickel+alloys+loaded+on+tungsten+carbide+as+platinum-free+anode+electrocatalysts+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells.">Palladium-nickel alloys loaded on tungsten carbide as platinum-free anode electrocatalysts for polymer electrolyte membrane fuel cells.</a> Chem Commun (Camb). 47 (20), 5792-5794 (2011).</li><li>Yan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-free+pseudomorphic+synthesis+of+tungsten+carbide+nanorods.">Template-free pseudomorphic synthesis of tungsten carbide nanorods.</a> Small. 8, 3350-3356 (2012).</li><li>Esposito, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+hydrogen-evolution+catalysts+based+on+monolayer+platinum+on+tungsten+monocarbide+substrates.">Low-cost hydrogen-evolution catalysts based on monolayer platinum on tungsten monocarbide substrates.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 9859-9862 (2010).</li><li>Esposito, D. V., Hunt, S. T., Kimmel, Y. C., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+class+of+electrocatalysts+for+hydrogen+production+from+water+electrolysis:+metal+monolayers+supported+on+low-cost+transition+metal+carbides.">A new class of electrocatalysts for hydrogen production from water electrolysis: metal monolayers supported on low-cost transition metal carbides.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 3025-3033 (2012).</li><li>Kelly, T. G., Hunt, S. T., Esposito, D. V., Chen, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolayer+palladium+supported+on+molybdenum+and+tungsten+carbide+substrates+as+low-cost+hydrogen+evolution+reaction+(HER)+electrocatalysts.">Monolayer palladium supported on molybdenum and tungsten carbide substrates as low-cost hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 38, 5638-5644 (2013).</li><li>Hunt, S. T., Nimmanwudipong, T., Roman-Leshkov, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+non-sintered,+metal-terminated+tungsten+carbide+nanoparticles+for+catalysis.">Engineering non-sintered, metal-terminated tungsten carbide nanoparticles for catalysis.</a> Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 53 (20), 5131-5136 (2014).</li><li>Mehrota, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alkoxides+and+Alkylalkoxides+of+Metals+and+Metalloids.">Alkoxides and Alkylalkoxides of Metals and Metalloids.</a> Inorg. Chim. Acta. 1, 99-112 (1967).</li><li>Munoz-Aguado, M., Gregorkiewitz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-Gel+Synthesis+of+Microporous+Amorphous+Silica+from+Purely+Inorganic+Precursors.">Sol-Gel Synthesis of Microporous Amorphous Silica from Purely Inorganic Precursors.</a> J. Colloid Interface Sci. 185, 459-465 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Un procedimiento para sintetizar no sinterizado, metal terminado de carburo de metal de transición y de nitruro de nanopartículas con tamaños y estructura sintonizables se presenta aquí 26 pasos críticos en el método incluyen:. Utilizando un RBF libre de humedad para contener el precursor alcóxido metálico diluida, evitando de metal alcalino impurezas durante todos los pasos, lo que precipitó la RME con exceso de metanol en lugar de acetona o isopropanol, realizando una comprobación de fugas adecuad...

Carburos de metales de transición temprana (TMC) son de bajo costo, materiales abundantes tierras que presentan alta estabilidad térmica y electroquímica, así como actividades catalíticas únicas. 1.3 En particular, el carburo de tungsteno (WC) y carburo de molibdeno (Mo 2 C) tienen ha estudiado ampliamente por sus similitudes catalíticos a los metales del grupo del platino (MGP). 4,5 Debido a estas propiedades favorables, TMC han sido identificados como candidatos para la sustitución de catalizadores PGM caros en los países emergentes tecnologías de energías renovables, como la conversión de biomasa, pilas de combustible, y electrolizadores 6,7. Para maximizar la actividad catalítica, los catalizadores comerciales son casi siempre formularse en forma de nanopartículas ultrapequeñas (diámetros &lt;10 nm) dispersas en un soporte de alta área superficial, tales como negro de carbono. 8 Sin embargo, la síntesis de TMC requiere temperaturas superiores a ~ 700 ° C. Esto conduce a la extensa sinterización de la nanoparticles (PN), el exceso de deposición de carbono superficial (coque), y la degradación de apoyo térmico. Tanto la sinterización de partículas y plomo degradación de apoyo a la disminución de las superficies de materiales. Impureza superficie de bloques de depósito de la Franquicia sitios metálicos activos, que se ha demostrado que reduce en gran medida o en algunos casos eliminar completamente la actividad catalítica de TMC. 9,10 Como tal, el estudio fundamental de TMC reactividad se realiza predominantemente en micropartículas a granel o películas delgadas con superficies finamente controlada, más que en la zona de alta superficie nanomateriales TMC. Muchos métodos han sido desarrollados para sintetizar TMC NPs, pero estos métodos no son adecuados para sintetizar catalíticamente activos NPs TMC. Técnicas de impregnación húmeda tradicionales utilizan soluciones de sales metálicas impregnados sobre un soporte de alta área superficial. En calefacción, métodos de impregnación húmeda pueden exponer al soporte de catalizador a las condiciones de cementación destructivas que conducen a apoyar la degradación. Por otra parte, la sinterización cun único ser mitigados a bajas cargas% en peso del metal sobre el soporte, y tampoco es posible sintetizar nanopolvos TMC no soportados mediante impregnación húmeda. Varios métodos más nuevos implicar mezclar un precursor de metal con un precursor de carbono y la aplicación de técnicas de calentamiento convencionales y no convencionales. 11-18 exceso de carbono se utiliza para evitar la sinterización, pero este exceso resultados de carbono en una amplia superficie de carbono, haciendo que estos materiales no adecuados para aplicaciones catalíticas. Debido a estos desafíos sintéticos, TMC tradicionalmente se han estudiado como co-catalizadores 11 de MGP, soportes de catalizadores para la MGP, 19-22 o apoyos para monocapas PGM activos. 23-25 ​​El método que aquí se presenta ofrece la capacidad de sintetizar tanto no sinterizado y el metal con terminación TMC PN, así como nitruro de metal de transición (RGT) PN con tamaños ajustables, fases cristalinas y composición metálica. 26 El método también presentaron ofertas el ability obtener TMC o RGT nanodispersiones o depositar las TMC y RGT PN en un área de soporte catalizador de alta superficie a temperatura ambiente, mitigando así la degradación térmica de apoyo. Este método es, por tanto, adecuado para aplicaciones catalíticas independientes de TMC y RGT PN, el desarrollo de tecnologías avanzadas de TMC multimetálica y RGT PN, u otras aplicaciones que requieren medidas y superficies de las partículas finamente controlados. 26 El método presentado aquí utiliza un protocolo de tres etapas para sintetizar TMC y TMN NPs. En el primer paso, una microemulsión inversa (RME) se utiliza para la capa de óxido de metal de transición temprano (TMO) NPs en nanoesferas de sílice. La emulsión se prepara dispersando las gotitas de agua en un medio no polar usando un tensioactivo no iónico comercial. Los NPs TMO sílice encapsulado se someten después a cualquiera de carburación o tratamientos térmicos nitridizing. Aquí, la sílice impide la sinterización de partículas a altas temperaturas al tiempo que permite los gases reactivos se difundan a tél TMO PN y los convierte a TMC o RGT NPS. En el paso final, las conchas de sílice se eliminan usando cualquiera de los tratamientos ácida o alcalina para obtener TMC o RGT nanodispersiones que pueden ser dispersados ​​sobre un soporte de elevada área superficial, tales como negro de carbono.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>n-heptane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>246654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyoxyethylene (4) lauryl ether</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>235989</td>
			<td>Brij&#174; L4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (VI) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>40247</td>
			<td>W(VI)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (VI) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/241911?lang=en&amp;region=US">241911</a></td>
			<td>To prepare W(VI)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (IV) chloride</td>
			<td>Strem Chemicals</td>
			<td>74-2348</td>
			<td>To prepare W(IV)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tantalum (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/40038">40038</a></td>
			<td>Ta(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>niobium (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/36572">36572</a></td>
			<td>Nb(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nickel (II) methoxyethoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42377</td>
			<td>Ni(II)MEO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>titanium (IV) isopropoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/87560?lang=en&amp;region=US">87560</a></td>
			<td>Ti(IV)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>molybdenum (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/39159">39159</a></td>
			<td>Mo(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>molybdenum (V) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/208353?lang=en&amp;region=US">208353</a></td>
			<td>To prepare Mo(V)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetraethyl orthosilicate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>333859</td>
			<td>TEOS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anhydrous isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&amp;region=US">278475</a></td>
			<td>To prepare homemade alkoxides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium bifluoride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>224820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>carbon black</td>
			<td>Cabot Corp.</td>
			<td>Vulcan&#174; XC72R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>ME R300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>HY UHP300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonia</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>AM AH80N705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz Tube Furnace</td>
			<td>MTI Corp.</td>
			<td>OTF-1200X-S-UL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reverse microemulsion-mediated synthesis of monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles

Una microemulsión inversa se utiliza para encapsular las nanopartículas de óxido de metal de transición temprano monometálicos o bimetálicos en conchas de sílice microporosas. Las nanopartículas de óxido de metal encapsulado en sílice son entonces cementar en una atmósfera de metano / hidrógeno a temperaturas superiores a 800 ° C para formar transición temprana nanopartículas de carburo de metal de sílice-encapsulado. Durante el proceso de carburación, las conchas de sílice impiden la sinterización de las nanopartículas de carburo adyacentes al mismo tiempo que la prevención de la deposición de carbono superficie exceso. Alternativamente, las nanopartículas de óxido de metal encapsulado en sílice se pueden nitridized en una atmósfera de amoníaco a temperaturas superiores a 800 ° C para formar transición temprana nanopartículas de nitruro de metal de sílice-encapsulado. Mediante el ajuste de los parámetros inversa microemulsión, el espesor de las cáscaras de sílice, y las condiciones de carburación / nitruración, las nanopartículas de carburo o nitruro de metal de transición pueden ajustarse para distintos tamaños, composiciones, unafases cristalinas nd. Después de la carburación o nitruración, las conchas de sílice se retiran a continuación usando una solución bifluoruro de amonio acuoso a temperatura ambiente o una solución de 0,1 M a ,5 NaOH a 40-60 ° C. Mientras que las conchas de sílice se están disolviendo, un soporte de alta área superficial, tal como negro de carbono, se puede añadir a estas soluciones para obtener transición temprana de carburo de metal o de nitruro de nanopartículas soportadas. Si no se añade el soporte de área de superficie alta, a continuación, las nanopartículas se pueden almacenar como una nanodispersión o centrifugaron para obtener un nanopolvo.

En el primer paso del protocolo, el objetivo es encapsular el monometálico u óxido de metal de transición bimetálico (TMO) NPs dentro de esferas de sílice microporosas. La Figura 1 muestra las imágenes tomadas de síntesis representativas antes y después de la precipitación con metanol. Dos resultados morfológicos reproducibles se han observado durante este paso que parece ser dependiente de los metales utilizados en la síntesis: los NPs de TMO pueden ser individualmente recubiertos con una es...

Watch this Scientific Journal Video about Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles at JoVE.com

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Síntesis microemulsión inversa mediada de monometálicos y bimetálico temprana de metal de transición de carburo y nitruro de nanopartículas

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

reverse-microemulsion-mediated-synthesis-monometallic-bimetallic

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.7K vistas.  Massachusetts Institute of Technology. A “removable ceramic coating method” is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Video: Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; therefore their preparation should be conducted under an inert atmosphere. Evaluation of the anticancer activity of these complexes can be achieved by the MTT assay.
The MTT assay is a colorimetric viability assay based on enzymatic reduction of the MTT molecule to formazan when it is exposed to viable cells. The outcome of the reduction is a color change of the MTT molecule. Absorbance measurements relative to a control determine the percentage of remaining viable cancer cells following their treatment with varying concentrations of a tested compound, which is translated to the compound anticancer activity and its IC50 values. The MTT assay is widely common in cytotoxicity studies due to its accuracy, rapidity, and relative simplicity.
Herein we present a detailed protocol for the synthesis of air sensitive metal based drugs and cell viability measurements, including preparation of the cell plates, incubation of the compounds with the cells, viability measurements using the MTT assay, and determination of IC50 values.

A method for synthesis of air-sensitive titanium and vanadium anticancer agents is described, along with the evaluation of their cytotoxic activity towards human cancer cell line by the MTT Assay.

Anticancerosos complejos metálicos: Síntesis y Evaluación de la citotoxicidad por el ensayo MTT

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; ...

Investigación

Química

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Marcos de síntesis y caracterización de funcionalizado metal-orgánico

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups and scaffolds. Traditional methods for the preparation of ynones are associated with drawbacks including harsh conditions, multiple purification steps, and the presence of unwanted byproducts. An alternative method for the straightforward preparation of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts is described herein. The adoption of organotrifluoroborate salts as an alternative to organometallic reagents for the formation of new carbon-carbon bonds has a number of advantages. Potassium organotrifluoroborate salts are shelf stable, have good functional group tolerance, low toxicity, and a wide variety are straightforward to prepare. The title reaction proceeds rapidly at ambient temperature in the presence of a Lewis acid without the exclusion of air and moisture. Fair to excellent yields may be obtained via reaction of various aryl and alkyl acid chlorides with alkynyltrifluoroborate salts in the presence of boron trichloride.

The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Sin metal Síntesis de Ynones de Acil cloruros y potasio Alkynyltrifluoroborate Sales

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Síntesis, caracterización y funcionalización de híbridos Au / CdS y Au / ZnS Core / Shell nanopartículas

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity in aqueous CO2 reduction. Different from traditional metal nanocrystals, the synthesis of metal single atoms involves a matrix material that can confine those single atoms and prevent them from aggregation. We report an electrospinning and thermal annealing method to prepare Ni single atoms dispersed and coordinated in a graphene shell, as active centers for CO2 reduction to CO. During the synthesis, N dopants play a critical role in generating graphene vacancies to trap Ni atoms. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and three-dimensional atom probe tomography were employed to identify the single Ni atomic sites in graphene vacancies. Detailed setup of electrochemical CO2 reduction apparatus coupled with an on-line gas chromatography is also demonstrated. Compared to metallic Ni, Ni single atom catalyst exhibit dramatically improved CO2 reduction and suppressed H2 evolution side reaction.

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Here, we present a protocol for the synthesis and electrochemical testing of transition metal single atoms coordinated in graphene vacancies as active centers for selective carbon dioxide reduction to carbon monoxide in aqueous solutions.

Caracterizaciones de rendimiento del Metal de la transición solo átomo catalizador electroquímico CO2 reducción y síntesis

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution of capping ligands during the synthesis reaction, their role in regulating the nucleation and growth rates of colloidal nanoparticles is not well understood. In this work, we demonstrate a mechanistic investigation of the role of trioctylphosphine (TOP) in Pd nanoparticles in different solvents (toluene and pyridine) using in situ SAXS and ligand-based kinetic modeling. Our results under different synthetic conditions reveal the overlap of nucleation and growth of Pd nanoparticles during the reaction, which contradicts the LaMer-type nucleation and growth model. The model accounts for the kinetics of Pd-TOP binding for both, the precursor and the particle surface, which is essential to capture the size evolution as well as the concentration of particles in situ. In addition, we illustrate the predictive power of our ligand-based model through designing the synthetic conditions to obtain nanoparticles with desired sizes. The proposed methodology can be applied to other synthesis systems and therefore serves as an effective strategy for predictive synthesis of colloidal nanoparticles.

The main goal of this work is to elucidate the role of capping agents in regulating the size of palladium nanoparticles by combining in situ small angle x-ray scattering (SAXS) and ligand-based kinetic modeling.

Mediada por el ligando de la nucleación y crecimiento de nanopartículas de Metal de paladio

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

Synthesis of Bimetallic Pt/Sn-based Nanoparticles in Ionic Liquids

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular physico-chemical properties of ionic liquids (ILs) are exploited to control both nucleation and growth processes. The nanoparticles form colloidal sols of very high colloidal stability in the IL, which is particularly interesting in view of their use as quasi-homogeneous catalysts. Procedures for both nanoparticle extraction in conventional solvents and for nanoparticle precipitation are presented. The size, structure and composition of the synthesized nanocrystals are confirmed using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), X-ray diffraction analysis (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). By this, we show that the nanocrystals are random-type alloy and of small (2-3 nm) size. The catalytic activity and selectivity in the hydrogenation of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes is tested in a semi-continuous batch-type reactor. In this context, the bimetallic Pt/Sn-based nanoparticles reveal a high selectivity towards the unsaturated alcohol.

A protocol for the synthesis of bimetallic nanoparticles in ionic liquids and the procedure of their catalytic testing in the selective hydrogenation of unsaturated aldehydes are described.

Síntesis de nanopartículas bimetálicas Pt/Sn-basados en líquidos iónicos

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

Sales fundidas síntesis de nanopartículas de óxidos metálicos complejos

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Síntesis y caracterización de nanopartículas de oro anfifílicas

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

A Microwave-Assisted Direct Heteroarylation of Ketones Using Transition Metal Catalysis

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal catalysis, the literature on direct heteroarylation is scarce. The presence of heteroatoms such as nitrogen, sulfur and oxygen often make heteroarylation a challenging research field due to catalyst poisoning, product decomposition and the rest. This protocol details a highly efficient direct &#945;-C(sp3) heteroarylation of ketones under microwave irradiation. Key factors for successful heteroarylation include the use of XPhos Palladacycle Gen. 4 Catalyst, excess base to suppress side reactions and the high temperature and pressure achieved in a sealed reaction vial under microwave irradiation. The heteroarylation compounds prepared by this method were fully characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR), carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). This methodology has several advantages over literature precedents including broad substrate scope, rapid reaction time, greener procedure and operational simplicity by eliminating the preparation of intermediates such as silyl enol ether. Possible applications for this protocol include, but are not limited to, diversity-oriented synthesis for the discovery of biologically active small molecules, domino synthesis for the preparation of natural products and ligand development for new transition metal catalytic systems.

Heteroaryl compounds are important molecules utilized in organic synthesis, medicinal and biological chemistry. A microwave-assisted heteroarylation using palladium catalysis provides a rapid and efficient method to attach heteroaryl moieties directly to ketone substrates.

Una heterolación directa asistida por microondas de cetonas mediante la catálisis de metal de transición

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal ...