Name: a rapid synthesis method for au, pd, and pt aerogels via direct solution-based reduction
Uploaded: 2018-06-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction at JoVE.com

המחברים מודים סטיבן סטיינר אירוג'ל טכנולוגיות עבור השראה ותובנות הטכנית שלו, ד ר צ'ו Deryn הצבא מחקר מעבדה-חיישנים, אגף מכשירים אלקטרונים, ד ר כריסטופר היינס-המחקר חימוש, פיתוח המרכז להנדסת, צבא ארה ב RDECOM-ARDEC ו ד ר סטיבן Bartolucci במעבדות בנט צבא ארצות הברית לסיוע שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי מענק קרן מחקרים לפיתוח סגל מן האקדמיה הצבאית ארצות הברית, בווסט פוינט.

התראה: התייעץ עם כל גליונות נתונים בטיחות רלוונטי (מרחביות) לפני השימוש. השתמש נוהלי בטיחות המתאים בעת ביצוע תגובות כימיות, כדי לכלול את השימוש fume הוד וציוד מגן אישי. האבולוציה גז מימן מהיר יכול לגרום בלחץ גבוה צינורות התגובה גורם כמוסות פופ ופתרונות לרסס החוצה. ודא כי התגובה צינור בקבוקים יישארו פתוחים כמפורט בפרוטוקול.
1. הכנת ג'ל מתכת
<ol><li>
הכנת פתרונות יון מתכת.
	<ol>
<li>להכין 2 מ"ל של 0.1 M פתרונות למרפסת הבאים: HAuCl4•3H2O ו- Na2PdCl4 יונים מים. להכין 2 מ"ל של 0.1 M K2PtCl6 1:1 (v/v) מים, אתנול הממס. נמרצות טלטול מערבולת ופתרונות לסיוע להיעלמותו של המלחים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת צמצום הסוכן פתרונות.
	<ol>
<li>הכינו 10 מ"ל של 0.1 M פתרונות של הסוכנים צמצום הבאים: dimethylamine borane (DMAB) ו- NaBH4 (סודיום borohydride).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת Au ג ' לים.
	<ol>
<li>פיפטה 0.5 מ של 0.1 M HAuCl4•3H2O פתרון לתוך צינור microcentrifuge 1.7 מ ל או מ"ל 2.0. בכוח פיפטה 0.5 מ של DMAB לתוך הצינור microcentrifuge עם פתרון זהב כדי להבטיח שילוב מהיר של מלח ופתרונות צמצום הסוכן. לאחר הפתרונות מעורבבים, לפתוח מקום ברכבת התחתית microcentrifuge אנכית במעמד צינור עם הצינורית. הערה: אם הצינורית נשאר סגור, מימן גז האבולוציה יגרום הלחץ בתוך כדי לכפות את הכובע על פתיחה פופ פוטנציאל לרסס את התערובת הפחתה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת Pd ג ' לים.
	<ol>
<li>פיפטה 0.5 מ של 0.1 M נה2PdCl4 פתרון לתוך צינור microcentrifuge 1.7 מ ל או מ"ל 2.0. בכוח פיפטה 0.5 מ של NaBH4 לתוך הצינור microcentrifuge עם פתרון פלדיום. פתח את המקום הצינור microcentrifuge אנכית במעמד צינור עם הצינורית.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת Pt ג ' לים.
	<ol>
<li>פיפטה 0.5 מ של 0.1 M K2פתרון6 PtCl לתוך צינור microcentrifuge 1.7 מ ל או מ"ל 2.0. בכוח פיפטה 0.5 מ של DMAB לתוך הצינור microcentrifuge עם פתרון פלטינה. פתח את המקום הצינור microcentrifuge אנכית במעמד צינור עם הצינורית.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
היפוך שפופרת.
	<ol>
<li>כ 5 דקות, קאפ הצינורות microcentrifuge, בעדינות היפוך 3 - 5 פעמים כדי לסייע coalescence של חלקיקי מתכת לא חלק הג'ל מתכת. להבטיח כי הצינור ניתנים מיד uncapped לאחר היפוך צינורות, החלפת צינורות בארון תקשורת כדי לשמור על הכיוון האנכי של הצינור.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Equilibration.<ol>
<li>בעוד ג'לים Au, Pd ו- Pt בתחילה יוצרים בתוך דקות, השאירו ג'לים nascent צמצום הסוכן פתרון עבור 3 – 6 h לאפשר עבור הפחתה מלאה של יונים מתכתיים, וצמצום השטח אנרגיה חופשית להתרחש. הערה: ג'לים מתכת לכבוש אמצעי אחסון קטן יותר מאשר הנפח הראשוני של פתרון יון והסוכן צמצום מתכת מעורבת. כמה התכווצות אחסון קל נוסף ייבחנו בזמן equilibration, יותר מבוטא על ג'לים זהב ויש האמין להיות עקב אוסטוולד25.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ג'ל שטיפה.<ol>
<li>Au, Pd ו- Pt ג'ל לאחר תקופת equilibration, הסרת הסוכן צמצום עודפי פתרון, אך לעזוב מספיק נפח פתרון, כך הג'ל מתכת נשאר מימיות. ודא כי מניסקוס פתרון לא בא במגע עם הג'ל מתכת. הערה: למרות המתכת ג'לים יציבים מספיק כדי להעביר בין פתרונות עם מרית, נימי כוחות בשל קשר מניסקוס הפתרון עיוות, לדחוס את ג'לים וכתוצאה מכך עלייה צפיפות אירוג'ל הסופי. פעולה זו דורשת פתרון צמצום הסוכן נותרת בצינור עם הג'ל שקוע בעת העברת יונים ' מים.</li>
		<li>לאט לאט פיפטה מים יונים לחלק העליון של הצינורות microcentrifuge התגובה. להטביע את הצינור microcentrifuge צינור חרוטי 50 מ ל מלא מים יונים ולאפשר את הג'ל להחליק החוצה הצינור microcentrifuge.</li>
		<li>השארתי את הג'ל במים יונים במשך 24 שעות ביממה, להחליף את המים על 12 שעות. לעשות כדי לא לאפשר מניסקוס נוזלי לבוא במגע עם הג'ל.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. אפיון אלקטרוכימי פני השטח (ECSA) של ג'לים מתכת רטוב
הערה: אפיון אלקטרוכימי מתבצע על רטוב ג'ל מתכת לפני ביצוע הקפאת ייבוש. ECSA שנוצר הוא אז הערכה של השטח של המבנה אירוג'ל הסופי. חנקן ספיחה מדידות משמשים כדי להעריך את פני השטח של aerogels מיובשים.
<ol><li>
המרת החומר הממיס.<ol>
<li>להסיר כמה במים יונים מן האיחוד האפריקני, Pd, ו- Pt לשטוף פתרונות ככל האפשר ולוודא כי מניסקוס נוזלי לא בא במגע עם הג'ל.</li>
		<li>להוסיף 50 מל ', 0.5 M מתקרב, התחבאו את השפופרות חרוט על מנת להחליף את המים יונים עם תמיכה אלקטרוליט בתוך הנקבוביות ג'ל. השאירו את ג'לים אשלגן כלורי פתרון עבור 24 שעות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
עבודה אלקטרודה הכנה.
	<ol>
<li>מעיל של אלקטרודות הפלטינה 1 מ"מ עם לכה לובשת באמצעות מברשת זיפים בסדר או התקן אחר יישום עוזב באורך 4-5 מ מ של קצה חוט חשוף.</li>
		<li>לאפשר 20 דקות לארוחת לכה להתייבש.</li>
		<li>החל לפחות שתי שכבות של לכה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הגדרת תא 3-אלקטרודה.
	<ol>
<li>השתמש מלכודת תא 3-אלקטרודה עם Ag/AgCl (3 מ' רווי) הפניה אלקטרודה של 0.5 מ מ קוטר Pt עזר/מונה אלקטרודות, האלקטרודה עבודה מצופה לכה.</li>
		<li>צינור חרוטי פלסטיק 50 מל לחצי ועושים שימוש המבחנה אלקטרוכימי.</li>
		<li>צור קשר עם הג'ל עם האלקטרודה לעבוד עם אחת משתי שיטות: ג'ל משופדים 1), או במצב 2) קשר.<ol>
<li>
עובד אלקטרודה - ג'ל משופדים.<ol>
<li>עם הג'ל בחלק התחתון של צינור חרוטי ששונה 50 מ ל, הכנס בעדינות את האלקטרודה מצופה לכה לתוך הג'ל. הערה: השיטה ג'ל משופדים מוכיח יותר יעיל עם ג'ל Au, ואילו Pd ו- Pt ג ' לים שבר בתדירות גבוהה יותר על ההכנסה אלקטרודה.</li>
			</ol>
</li>
			<li>
אלקטרודה עבודה - צור קשר עם מצב.<ol>
<li>הכנס האלקטרודה עבודה מצופה לכה לתוך הצינור חרוט לאורך השטח הפנימי ולנוח הג'ל מתכת בראש החוט Pt חשוף של האלקטרודה עבודה.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS).<ol>
<li>לבצע potentiostatic ש-EIS סריקות עם התדרים בין 100 מגה-הרץ mHz 1 באמצעות גל סינוס משרעת 10 mV. במקרה של עבר הקריאה הנוכחית, להשתמש galvanostatic EIS ועם באותו תחום תדרים של גל סינוס 100-200 משרעת mA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
קביעת אלקטרוכימי פני השטח (ECSA) מנתוני EIS.<ol>
<li>עבור Z ", הרכיב המדומה של עכבה,-הנמוך EIS בתדר f של 1 מגה-הרץ, חילוק המסה לדוגמה, מ', השתמש במשוואה הבאה כדי לקבוע קיבוליות ספציפיים, Csp: C sp = 1 / (2πfZ "מ') (1) הערה: לאור העובדה ECSA נקבעת החל לכהן רטוב ג'ל להקפיא ייבוש בשלב 3 להלן, לקבוע מסה על ידי בהנחה שכל היונים מתכת בתמיסה מופחתים כדי ליצור את הג'ל. בהתבסס על הנחה זו, כל התפוקה בפועל פחות מ- 100% תגרום ממעיט Csp.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
וולטמטריה ציקלית (CV).<ol>
<li>להשתמש בקצבי סריקה של 100, 75, 50, 25, 10, 5, ו mV 1/s למדידות קורות חיים. השתמש מתח טווחים של-0.2 ל 0.2 V (לעומת Ag/AgCl) עבור Au ג'לים, ובחר 0.1 ל 0.4 V עבור ג'לים Pd ו- Pt להימנע מימן ספיחה desorption, ואת oxidation-reduction של המתכות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
קביעת אלקטרוכימי פני השטח (ECSA) מנתוני קורות חיים.<ol>
<li>להשתמש את קצב הסריקה האיטית ביותר קורות חיים של mV 1/s, ולחשב ספציפית קיבול עם המשוואה: C sp = (∫ivdv) / (2μמΔV) (2) הערה: כאן אני ו- v הם הנוכחי ואת הפוטנציאל הסריקה CV (A ו- V), קצב סריקה μ (V/s), מסה של הג'ל הוא m (g), ΔV הוא החלון פוטנציאלי של הפרשות (לעומת Ag/AgCl).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. אירוג'ל הכנה ואפיון.
<ol><li>להסיר למים לשטוף יונים בשביל ג'לים Au, Pd ו- Pt ב 1.8 שלב ולהבטיח כי מניסקוס מים לא בא במגע עם ג'לים מתכת.</li>
	<li>מקום של ג'לים במקפיא-80 מעלות צלזיוס במשך לא פחות מ-30 דקות העברת המתכת קפוא ג ' לים ההקפאה מייבש עם שנקבעה בלחץ של 4 הרשות הפלסטינית או נמוכה יותר.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Rolison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Nanoarchitectures-the+Importance+of+Nothing+and+the+Unimportance+of+Periodicity.">Catalytic Nanoarchitectures-the Importance of Nothing and the Unimportance of Periodicity.</a> Science. 299, 1698-1701 (2003).</li><li>Wei, T., Chen, C., Chang, K., Lu, S., Hu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt+Oxide+Aerogels+of+Ideal+Supercapacitive+Properties+Prepared+with+an+Epoxide+Synthetic+Route.">Cobalt Oxide Aerogels of Ideal Supercapacitive Properties Prepared with an Epoxide Synthetic Route.</a> Chemistry of Materials. 21, 3228-3233 (2009).</li><li>Anderson, M., Morris, C., Stroud, R., Merzbacher, C., Rolison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Gold+Aerogels:+Preparation,+Properties,+and+Characterization.">Colloidal Gold Aerogels: Preparation, Properties, and Characterization.</a> Langmuir. 15, 674-681 (1999).</li><li>Gaponik, N., Herrmann, A., Eychmuller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Nanocrystal-Based+Gels+and+Aerogels:+Material+Aspects+and+Application+Perspectives.">Colloidal Nanocrystal-Based Gels and Aerogels: Material Aspects and Application Perspectives.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 3, 8-17 (2012).</li><li>Olsson, 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=Making+flexible+magnetic+aerogels+and+stiff+magnetic+nanopaper+using+cellulose+nanofibrils+as+templates.">Making flexible magnetic aerogels and stiff magnetic nanopaper using cellulose nanofibrils as templates.</a> Nature Nanotechnology. 5, 584-588 (2010).</li><li>Anderson, M., Morris, C., Stroud, R., Merzbacher, C., Rolison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Gold+Aerogels:+Preparation,+Properties,+and+Characterization.">Colloidal Gold Aerogels: Preparation, Properties, and Characterization.</a> Langmuir. 15, 674-681 (1999).</li><li>Gaponik, N., Herrmann, A., Eychmuller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Nanocrystal-Based+Gels+and+Aerogels:+Material+Aspects+and+Application+Perspectives.">Colloidal Nanocrystal-Based Gels and Aerogels: Material Aspects and Application Perspectives.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 3, 8-17 (2012).</li><li>Hodge, A., Hayes, J., Cao, J., Biener, J., Hamza, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+Mechanical+Behavior+of+Nanoporous+Gold.">Characterization and Mechanical Behavior of Nanoporous Gold.</a> Advanced Engineering Materials. 8, 853-857 (2006).</li><li>Hodge, A., 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=Scaling+equation+for+yield+strength+of+nanoporous+open-cell+foams.">Scaling equation for yield strength of nanoporous open-cell foams.</a> Acta Materialia. 55, 1343-1349 (2007).</li><li>Ambrosi, A., Chua, C., Bonanni, A., Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemistry+of+Graphene+and+Related+Materials.">Electrochemistry of Graphene and Related Materials.</a> Chemical Reviews. 114, 7150-7188 (2014).</li><li>Maillard, F., 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=Influence+of+particle+agglomeration+on+the+catalytic+activity+of+carbon-supported+Pt+nanoparticles+in+CO+monolayer+oxidation.">Influence of particle agglomeration on the catalytic activity of carbon-supported Pt nanoparticles in CO monolayer oxidation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 7, 385-393 (2005).</li><li>Zhao, P., Li, N., Astruc, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State+of+the+art+in+gold+nanoparticle+synthesis.">State of the art in gold nanoparticle synthesis.</a> Coordination Chemistry Reviews. 257, 638-665 (2013).</li><li>Wen, D., 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=Controlling+the+Growth+of+Palladium+Aerogels+with+High-Performance+toward+Bioelectrocatalytic+Oxidation+of+Glucose.">Controlling the Growth of Palladium Aerogels with High-Performance toward Bioelectrocatalytic Oxidation of Glucose.</a> Journal of American Chemical Society. 136, 2727-2730 (2014).</li><li>Jana, N., Gearheart, L., Murphy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seed-Mediated+Growth+Approach+for+Shape-Controlled+Synthesis+of+Spheroidal+and+Rod-like+Gold+Nanoparticles+Using+a+Surfactant+Template.">Seed-Mediated Growth Approach for Shape-Controlled Synthesis of Spheroidal and Rod-like Gold Nanoparticles Using a Surfactant Template.</a> Advanced Materials. 13, 1389-1392 (2001).</li><li>Ding, Y., Chen, M., Erlebacher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metallic+Mesoporous+Nanocomposites+for+Electrocatalysis.">Metallic Mesoporous Nanocomposites for Electrocatalysis.</a> Journal of American Chemical Society. 126, 6876-6877 (2004).</li><li>Liu, W., 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-Performance+Electrocatalysis+on+Palladium+Aerogels.">High-Performance Electrocatalysis on Palladium Aerogels.</a> Angewandte Chemie. International Edition. 51, 5743-5747 (2012).</li><li>Herrmann, A., 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=Multimetallic+Aerogels+by+Template-Free+Self-Assembly+of+Au,+Ag,+Pt,+and+Pd+Nanoparticles.">Multimetallic Aerogels by Template-Free Self-Assembly of Au, Ag, Pt, and Pd Nanoparticles.</a> Chemistry of Materials. 26, 1074-1083 (2014).</li><li>Ameen, K., Rajasekharan, T., Rajasekharan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain+size+dependence+of+physico-optical+properties+of+nanometallic+silver+in+silica+aerogel+matrix.">Grain size dependence of physico-optical properties of nanometallic silver in silica aerogel matrix.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 352, 737-746 (2006).</li><li>Qin, G., 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=A+Facile+and+Template-Free+Method+to+Prepare+Mesoporous+Gold+Sponge+and+Its+Pore+Size+Control.">A Facile and Template-Free Method to Prepare Mesoporous Gold Sponge and Its Pore Size Control.</a> Journal of Physical Chemistry C. 112, 10352-10358 (2008).</li><li>Krishna, K., Sandeep, C., Philip, R., Eswaramoorthy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixing+Does+the+Magic:+A+Rapid+Synthesis+of+High+Surface+Area+Noble+Metal+Nanosponges+Showing+Broadband+Nonlinear+Optical+Response.">Mixing Does the Magic: A Rapid Synthesis of High Surface Area Noble Metal Nanosponges Showing Broadband Nonlinear Optical Response.</a> ACS Nanotechnology. 5, 2681-2688 (2010).</li><li>Kistler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+Expanded+Aerogels+and+Jellies.">Coherent Expanded Aerogels and Jellies.</a> Nature. 127, 741-741 (1931).</li><li>Du, A., Zhou, B., Zhang, Z., Shen, 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+Special+Material+or+a+New+State+of+Matter:+A+Review+and+Reconsideration+of+the+Aerogel.">A Special Material or a New State of Matter: A Review and Reconsideration of the Aerogel.</a> Materials. 6, 941-968 (2013).</li><li>Tappan, B., Steiner, S., Luther, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoporous+Metal+Foams.">Nanoporous Metal Foams.</a> Angewandte Chemie. International Edition. 49, 4544-4565 (2010).</li><li>Burpo, F., 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=Direct+solution-based+reduction+synthesis+of+Au,+Pd,+and+Pt+aerogels.">Direct solution-based reduction synthesis of Au, Pd, and Pt aerogels.</a> Journal of Materials Research. 32, 4153-4165 (2017).</li><li>Ostwald, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blocking+of+Ostwald+ripening+allowing+long-term+stabilization.">Blocking of Ostwald ripening allowing long-term stabilization.</a> PhysicalChemistry. 37, 385 (1901).</li><li>Wang, S., Tseng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aggregate+structure+and+crystallite+size+of+platinum+nanoparticles+synthesized+by+ethanol+reduction.">Aggregate structure and crystallite size of platinum nanoparticles synthesized by ethanol reduction.</a> Journal of Nanoparticle Research. 11, 947-953 (2009).</li><li>Schneider, C., Rasband, W., Eliceiri, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9, 671-675 (2012).</li><li>Thommes, M., 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=Physisorption+of+gases,+with+special+reference+to+the+evaluation+of+surface+area+and+pore+size+distribution+(IUPAC+Technical+Report).">Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report).</a> Pure and Applied Chemistry. 87, 1051-1069 (2015).</li><li>Barrett, E., Joyner, L., Halenda, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Determination+of+Pore+Volume+and+Area+Distributions+in+Porous+Substances.+I.+Computations+from+Nitrogen+Isotherms.">The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations from Nitrogen Isotherms.</a> Journal of the American Chemical Society. 73, 373-380 (1951).</li><li>Brunauer, B., Emmett, P., Teller, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+Gases+in+Multimolecular+Layers.">Adsorption of Gases in Multimolecular Layers.</a> Journal of the American Chemical Society. 60, 309-319 (1938).</li><li>Herrmann, A., 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=Multimetallic+Aerogels+by+Template-Free+Self-Assembly+of+Au,+Ag,+Pt,+and+Pd+Nanoparticles.">Multimetallic Aerogels by Template-Free Self-Assembly of Au, Ag, Pt, and Pd Nanoparticles.</a> Chemistry of Materials. 26, 1074-1083 (2014).</li><li>Kornyshev, A., Irbakh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-layer+capacitance+on+a+rough+metal+surface.">Double-layer capacitance on a rough metal surface.</a> Physical Review E. 53, 6192-6199 (1996).</li><li>Bisquert, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+boundaries+in+the+impedance+of+porous+film+electrodes.">Influence of the boundaries in the impedance of porous film electrodes.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 2, 4185-4192 (2000).</li><li>Bisquert, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+the+Impedance+of+Electron+Diffusion+and+Recombination+in+a+Thin+Layer.">Theory of the Impedance of Electron Diffusion and Recombination in a Thin Layer.</a> Journal of Physical Chemistry B. 106, 325-333 (2002).</li><li>Lu, K., Yuan, L., Xin, X., Xu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybridization+of+graphene+oxide+with+commercial+graphene+for+constructing+3D+metal-free+aerogel+with+enhanced+photocatalysis.">Hybridization of graphene oxide with commercial graphene for constructing 3D metal-free aerogel with enhanced photocatalysis.</a> Applied Catalysis B. 226, 16-22 (2018).</li><li>Nystron, G., Roder, L., Fernandez-Ronco, M., Mezzenga, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+Templated+Organic+Inorganic+Hybrid+Aerogels.">Amyloid Templated Organic Inorganic Hybrid Aerogels.</a> Advanced Functional Materials. , 1703609-1703620 (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שיטת סינתזה אירוג'ל מתכת אצילה המובאת כאן תוצאות להיווצרות מהירה של הפסלים נקבובי, גבוהה שטח זה דומות טכניקות סינתזה איטית יותר. הפתרון יון מתכת 1:1 (v/v) צמצום הסוכן פתרון יחס הוא קריטי בקידום המודל היווצרות ג'ל המוצע. ההתפתחות גז מימן מהירה כמו תוצר לוואי של ההפחתה אלקטרוכימי של יונים מתכתיים משמש כסוכן צמצום משני ומקל על עיבוי בינוי, וכן פיוז'ן של גידול חלקיקים במהלך היווצרות ג'ל. מבחר הצירופים אופטימלית של יון מתכת סוגי צמצום סוכנים חשוב גם בהתחשב בכך שילובים רבים של סינתזה, שמוצג בטבלה 1 התוצאה אינה במבנה ג'ל.
קריטי לשימור המבנה ג'ל לאחר הפחתת כימי נועד להבטיח כי ג'ל מגע עם משטח נוזלי-אייר פתרון ממוזער כדי למנוע דחיסת של הג'ל עקב מתח פנים וכוחות נימי מן המים. הפחתת מורחבת ושטיפה פעמים מעבר לאלה שנקבעו בו עלול לגרום בהמשך דחיסת היחסי של מתכת ג'ל עקב המשך אנרגיה חופשית משטח וצמצום.
היתרון העיקרי של השיטה סינתזה הציג הוא להיווצרות מהירה של מתכת אצילה aerogels עם תכונה גדלים בקנה אחד עם טכניקות סינתזה איטית יותר. גודל תכונה ג'ל מושגות ללא שימוש preformed חלקיקים או סוכנים הגבלת התכיפות במהלך הסינתזה. עוד יותר קורלציה ניסיוני של הנקבובית, רצועה גדלים של פני שטחים בין SEM, XRD, ספיחה גז חנקן, EIS, ומציעה CV מדידות משמעותי וערכי לשחזור.
הפרוטוקול יכול להיות מגוונים את קנה המידה של הקמת aerogels גדולים יותר על ידי שימוש 15 מ"ל צינורות חרוט עם אמצעי התגובה הכולל 3 מ. עם זאת, תגובה מוגברת כרכים שנצפו להניב הגוברת השתנות הצורה אירוג'ל הסופי. השתנות מוגברת מרמזת כי יחס הגובה-רוחב של כלי השיט התגובה ביחס נפח התגובה הוא שיקול בשיטה סינתזה חשוב. היתרון העיקרי של השיטה הוא היווצרות ג'ל מהירה, חוסר שליטה צורה משקף את חסרון משמעותי ביותר עבור שתי תגובות בקנה מידה קטנים וגדולים. העבודה כולל את השימוש biotemplating, פחמן מרוכבים כמו גישות אפשריות להשיג טוב יותר את צורת שליטה35,36. בדומה לפיגום מעוצב באופן רציונלי להפחתת מתכת, biotemplated וחומרים מרוכבים עשוי לספק שליטה נוספת באורך רצועה, קוטר ו אירוג'ל צורה. שיטת סינתזה ישירה ומהירה המובאת כאן מציע קידום ומקטין סינתזה צעדים ושעות כדי להשיג גבוהה פני שטחים ספציפיים, ומציע גישה גשמי ליישומים אנרגיה זרז, חיישן.

מגוון רחב של אחסון אנרגיה, המרה, זרז ויישומים חיישן להפיק תועלת nanostructures מטאלי תלת מימדי אשר מספקים שליטה כימיים תגובתיות, תחבורה המונית מאפיינים1,2, 3,4,5. כזה nanostructures מטאלי תלת-ממדי עוד לשפר מוליכות, ומשפרים, גמישות, כוח8,9. שילוב מכשירים מחייבת כי חומרים להיות שעמד חופשי או בשילוב עם חומרי עזר. התאגדות של ננו-חומרים על גבי מבנים תמיכה מספקת אמצעי הפחתת חומר פעיל, אך סובלים ספיחה חלש, הצטברות בסופו של דבר במהלך המכשיר מבצע10,11.
אמנם ישנם מגוון שיטות סינתזה כדי לשלוט בצורה ובגודל nanoparticle בודדים, כמה גישות מאפשרים שליטה ננו תלת-ממדי רציף12,13,14. Nanostructures תלת-ממדי מתכת אצילה נוצר באמצעות הצמדה dithiol של חלקיקים monodisperse, היווצרות סול-ג'ל, ננו-חלקיק coalescence, חומרים מרוכבים, שרשראות nanosphere15,biotemplating16 , 17 , 18. רבות גישות אלה דורשות פעמים סינתזה הסדר ימים שבועות להניב החומרים הרצוי. Nanofoams מתכת אצילה מסונתז מן ההפחתה ישירה של פתרונות מלח קודמן הוכנו עם ציר זמן סינתזה מהר יותר ועם סדר לטווח קצר של מאות מיקרומטר באורכו, אך דורשים מכני הקשת לשילוב המכשיר 19 , 20.
תחילה שדווחו על-ידי Kistler, aerogels מספקים דרך סינתזה כדי להשיג נקבובי המבנים עם גבוהה בתחומים ספציפיים משטח כי הם סדרי גודל פחות צפוף מאשר שלהם בצובר עמיתיהם גשמי21,22,23 . הרחבת מבנים תלת-ממדי האורך מאקרוסקופית בהיקף חומרי תפזורת מציע יתרון על ננו-חלקיק בצבירות או nanofoams דורש חומרי עזר או עיבוד מכניים. בעוד aerogels מספקים דרך סינתזה כדי לשלוט נקבוביות וגודל החלקיקים תכונה, עם זאת, מורחב סינתזה פעמים, וב -במקרים מסוימים שימוש בהגבלת סוכנים או מקשר מולקולות, מגביר הכוללת עיבוד צעדים וזמן.
כאן מוצגת שיטה לסנתז זהב, פלדיום, aerogels פלטינום דרך ירידה מהירה, ישיר המבוסס על פתרון24. שילוב של יונים שונים של מתכת אצילה קודמן עם צמצום סוכנים ב- 1:1 (v/v) תוצאות יחס היווצרות ג'לים מתכת תוך שניות עד דקות לעומת הרבה פעמים סינתזה יותר על טכניקות טיפול נוספות סול-ג'ל. השימוש microcentrifuge צינור או צינור חרוטי נפח קטן של מנצל האבולוציה גז מימן נמרצת כמו תוצר לוואי של הקלת התגרענות המוצע, צמיחה, עיבוי בינוי, פיוז'ן, מודל equilibration ג'ל היווצרות צעד הפחתת. מתאם קרוב אירוג'ל ננו-מבנה תכונה הגדלים נקבעת עם סריקה וניתוח תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים, רנטגן diffractometry, ספיחה גז חנקן, עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ו וולטמטריה ציקלית. הממס נגיש סגולי נקבעת עם עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה וגם וולטמטריה ציקלית. שיטה זו סינתזה של מתכת אצילה aerogels מדגים את גבוהה סגולי מונוליתים יכול להיעשות עם גישה מהירה וישירה הפחתת.

<table><tbody><tr><td>HAuCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;Yuml;&amp;bull;3H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16961-25-4</td><td></td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PdCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13820-40-1</td><td></td></tr><tr><td>K&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PtCl&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16921-30-5</td><td></td></tr><tr><td>Pd(NH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Cl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13933-31-8</td><td></td></tr><tr><td>K&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PtCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10025-99-7</td><td></td></tr><tr><td>Pt(NH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Cl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;&amp;Yuml;&amp;bull;H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13933-31-8</td><td></td></tr><tr><td>dimethylamine borane (DMAB)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>74-94-2</td><td></td></tr><tr><td>NaBH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16940-66-2</td><td></td></tr><tr><td>NaH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;&amp;Yuml;&amp;bull;H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10039-56-2</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>792780</td><td></td></tr><tr><td>Snap Cap Microcentrifuge Tubes, 2.0 mL</td><td>Cole Parmer</td><td>UX-06333-70</td><td></td></tr><tr><td>Snap Cap Microcentrifuge Tubes, 1.7 mL</td><td>Cole Parmer</td><td>UX-06333-60</td><td></td></tr><tr><td>Conical Centrifuge Tubes 15mL</td><td>Stellar Scientific</td><td>T15-101&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl Reference Electrode</td><td>BASi</td><td>MF-2052</td><td></td></tr><tr><td>Pt wire electrode</td><td>BASi</td><td>MF-4130</td><td></td></tr><tr><td>Miccrostop Lacquer</td><td>Tober Chemical Division</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>Biologic-USA</td><td>VMP-3</td><td>Electrochemical analysis-EIS, CV</td></tr><tr><td>Freeze Dryer</td><td>Labconco</td><td>Freezone 2.5 Liter</td><td>Aerogel freeze drying</td></tr><tr><td>XRD</td><td>PanAlytical</td><td>Empyrean</td><td>X-ray diffractometry</td></tr><tr><td>Surface and Pore Analyzer</td><td>Quantachrome</td><td>NOVA 4000e</td><td>Nitrogen gas adsorption</td></tr><tr><td>ImageJ, Image analysis software</td><td>National Institute of Health</td><td>NA</td><td>SEM image analysis</td></tr></tbody></table>

a rapid synthesis method for au, pd, and pt aerogels via direct solution-based reduction

כאן מוצגת שיטה לסנתז זהב, פלדיום, aerogels פלטינום דרך ירידה מהירה, ישיר המבוסס על פתרון. השילוב של יונים שונים של מתכת אצילה קודמן עם צמצום סוכנים בתוצאות יחס 1:1 (v/v) על היווצרות ג'לים מתכת תוך שניות עד דקות לעומת הרבה פעמים סינתזה יותר על טכניקות טיפול נוספות סול-ג'ל. ביצוע השלב הפחתת microcentrifuge צינור או צינור חרוטי נפח קטן מקלה התגרענות המוצע, צמיחה, עיבוי בינוי, פיוז'ן, equilibration מודל למערך ג'ל, עם גאומטריה ג'ל הסופי קטן יותר שעוצמת התגובה הראשונית. שיטה זו מנצלת האבולוציה גז מימן נמרצת כמו תוצר לוואי של השלב צמצום, ובעקבות ריאגנט ריכוזים. הממס נגיש סגולי נקבעת עם עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה וגם וולטמטריה ציקלית. לאחר השטיפה, הקפאה, ייבוש, המבנה אירוג'ל וכתוצאה מכך נבדק בסריקת מיקרוסקופ אלקטרונים diffractometry רנטגן, ספיחה גז חנקן. סינתזה שיטת ואפיון טכניקות התוצאה בתכתובת הדוקה אירוג'ל רצועה הגדלים. שיטה זו סינתזה של מתכת אצילה aerogels מדגים את גבוהה סגולי מונוליתים יכול להיעשות עם גישה מהירה וישירה הפחתת.

התוספת של מתכת יון והסוכן צמצום פתרונות ביחד תוצאות פתרונות מיד הופך צבע שחור כהה עם גז נמרצת האבולוציה. תצפית של התקדמות התגובה מציע מנגנון היווצרות ג'ל המוצע המוצג באיור1. ג'ל היווצרות ממשיך לעבור חמישה שלבים של התגרענות 1) ננו-חלקיק, 2) צמיחה, עיבוי בינוי 3), 4) פיוז'ן ו 5) equilibration. תחילה ארבעת השלבים שנצפו להתרחש במהלך הדקות הראשונות של התגובה, עם equilibration החמישי שתמשיך צעד במהלך ה 3-6 בזמן הג'ל נשאר הפתרון צמצום הסוכן, וממשיך במהלך לשטוף במים יונים. איור 2 מציג את נציג aerogels Au, Pd ו- Pt צף על פני המים המציין hydrophobicity האופייני אירוג'ל. ג'לים Pd ו- Pt נשאר שחור בצבע משילוב הראשונית של יון מתכת ופתרונות צמצום הסוכן, ואילו ג'לים זהב התקדמה משחור-הפחתת הראשונית הצגת גוון אדום זהב במהלך השלב equilibration.
איור 3 תמונה תמונות מתארים רטוב ג'ל מתכת לאחר הפחתת עם פתרון צמצום הסוכן החליף עם מים יונים. מגוון של יון מתכת הפתרון ריכוזים פחות מ- 0.1 M הציגו בשלב 1 של המקטע פרוטוקול הצטמצם עם ריכוזים צמצום הסוכן זהה 0.1 M. עבור השילובים של HAuCl4•3H2O עם DMAB, נה2PdCl4 עם NaBH4ו- K2PtCl6 (באתנול 50%) עם DMAB, יון מתכת ריכוזים של 5, 10, 25, 50 ו- 100 מ מ, נמצאה ג'ל גודל ירידה עם הפחתת ריכוז יון מתכת. שיטת סינתזה המובאת כאן מספק יתרון משמעותי של פרקי זמן מהיר כדי להשיג את הפסלים אירוג'ל. עם זאת, הגודל הסופי ג'ל של ריכוזי מתכות 0.1 M נתפסת להיות כ ¼ ל לתבנית של סינתזה של פתרון האחסון. מנגנון היווצרות ג'ל בהנחייתם של תוצאות האבולוציה גז מימן המהירה במבנה ג'ל מהיר, אך בסופו של דבר תוצאות של חוסר צורה לשלוט על שיטה זו.
כדי לבדוק את טווח התוצאות היווצרות ג'ל אפשרי, שילובים שונים של מתכת אצילה יונים עם שלושה צמצום סוכנים נבדקו בשיטת הציגה פרוטוקול בשלב 1. שלושה סוכנים צמצום שימוש היו DMAB, NaBH4, ו נתרן hypophosphite (NaH2PO2). כל צמצום סוכנים שהשתמשו בריכוז 0.1 M. המלחים מתכת המשמש היו HAuCl43 H2O, נה2PdCl4, Pd (NH3)4Cl2, K2PtCl4, Pt (NH3)4Cl2ו נה2PtCl6. נה2PtCl6 הוכן עם מים יונים ו בנפרד עם 1:1 יונים מים ממיס אתנול. ריכוז יון מתכת היו מגוונות במגוון של 100, 50, 25, 10, 5, 1, 0.5 ו- 0.1 מ מ. טבלה 1 מציין את ריכוז יון מתכת המינימלי-ג'ל אשר נצפתה היווצרות להתרחש. יוני מתכת ושילובים צמצום הסוכן הציג בשלב פרוטוקול 1 הביאה ג'ל יציב הדירים ביותר. בעוד ג'לים Au הקים עם השימוש NaBH4, ג'ל צורות היו יותר מגוונים, הציג מרקם פני שטח מאקרוסקופית גסים. ג'לים Pd הקים עם נה2PdCl4 ו- Pd (NH3)4Cl2 הניבו תוצאות דומות. ג'לים Pt יציב היו קשים להשגה באמצעות Pt (NH3)4Cl2 ו- K2PtCl4 ככל הנראה עקב יציבות התרמודינמית של היונים פלטינה מרובע מישוריים. אגרגטים גדולים ג'ל שהוקמה ב נה2PtCl6 המבושלות מרכך מים יונים, ואילו השימוש נה2PtCl6 מוכן ב- 1:1 מים יונים אתנול הממס יותר באופן עקבי, גרמו ג'לים מונוליטי. התוספת של אתנול כמו הממס התבססה על דיווחים של Pt nanoparticle בחוסר יציבות אתנול כדי נסיעה אגרגציה ופיוז'ן. באופן כללי, ג'ל צורה הפך משתנה יותר להפחתת ריכוזי מלח קודמן Au, Pd של Pt.
ניתוח לסרוק בעזרת מיקרוסקופ אלקטרון (SEM) היחסי של ג'ל מגלה מבנה הירארכי נקבובית עבור aerogels Au, Pd ו- Pt כפי שניתן לראות באיור4. המגוון של גדלים נקבובית, רצועה היו נחושים מניתוח תמונת SEM עם 200-300 מדידות עבור כל ערך. Au aerogels מציגים macropores גדול עם מגוון של 50-600 nm, והרצועות חלקה עם מגוון בקוטר של 18-280 ננומטר עם ממוצע של זורמת לאורך 63.7 ± 36.0 ננומטר. Aerogels Pd ו- Pt שונים במבנה שלהם מ- Au aerogels, בכך שהם מהווים מבנה "חרוזים-ב--string" עם חלקיקים מאוחה. משטרת macropores נע בין 50-340 nm, עם רצועה קטרים הנע בין 12-65 ננומטר, עם ממוצע של 34.5 ± 9.5 ננומטר. Pt macropores נע בין 50-470 nm, עם רצועה קטרים הנע בין 13-60 ננומטר, עם ממוצע של ± 9.0 29.7 nm24. הטווח יותר במבנה macropore Pt מיוחס Pt nanoparticle היציבות והצורך אתנול כדי נסיעה coalescence וקלות הסוגר התפתחות בועת גז מימן גדולה במהלך תהליך יצירת ג'ל. רנטגן עקיפה (XRD) ספקטרום של 20-70 ° באיור 5 מצביעים על פסגות אופיינית עבור aerogels Au, Pd ו- Pt עם אין תחמוצות לזיהוי.
חנקן גז physisorption isotherms מוצגים עבור aerogels Au, Pd ו- Pt איור 6a, 6 גו 6e, ולציין איזותרמה הסוג הרביעי האופיינית של חומרים mesoporous עם נקבוביות בעיקר החל 2 – 50 ננומטר28 . המודל בארט – ג'וינר – Halenda (BJH) עבור עיקולים desorption שימש איור 6b, 6 dו- 6f להצגת התפלגות גודל (dV/dd) עבור Au, Pd, הנקבוביות נפח (/g3ס מ) ונקבוביות המצטבר ונקבוביות נק' aerogels עם מידות 2- 50 ננומטר mesoporous בטווח29 . כדי לקבוע אירוג'ל ספציפי פני שטחים, דוגמנית מן המלון multi-point-אמט-טלר (ב') שימש כדי לנתח איזוטרמות איור6. 30 עבור aerogels Au, Pd ו- Pt כתוצאה מכך ערכים של 3.06, 15.43 /g2מ' 20.56 בהתאמה. Aerogels מתכת אצילה מסונתז מן סול-ג'לים של חלקיקים preformed השיגו דומה פני שטחים ספציפיים31. רצועה אידאלית קטרים בהתבסס על פני שטחים ספציפיים הם 85.4, 33.1 ו- 13.6 nm aerogels Au, Pd ו- Pt, בדרך כלל correlate על תכונה גדלים שנקבעו עם ניתוח תמונות SEM.
עכבה אלקטרוכימי spectra עבור ג'לים Au, Pd ו- Pt מוצגים באיור 7 א. קיבול ספציפי מותווים כפונקציה של התדירות EIS איור 7 עם הערכות של 2.18. 4.13 ולאחר 4.20 F/g עבור ג'לים Au, Pd ו- Pt. על סמך µF 30/cm2 הנומינלית עבור משטחי מתכת, Au, Pd ו- Pt ספציפי פני שטחים הם 7.27, 13.77 ו- 14.00 מ'2/g32. EIS ספקטרה היו מתאים מודל קו תמסורת (טים) המבוסס על מודל המעגל השקול של רנדל ששונה המוצגת איור 7c. במודל זה, נגדים (R), קבלים (C) או קבוע פאזה אלמנטים (CPE) ורכיבי דיפוזיה מוגבלת (Zdiff) מחוברים במקביל, סדרות. אלקטרוליט התנגדות והתנגדות קשר עם האלקטרודה עובד בתדר גבוה מיוצג על ידי R1. כפול שכבה קיבוליות, תשלום העברה, התנגדות גשמי, ויון מוגבלת דיפוזיה דרך הרשת הנקבובית באופן הירארכי מבוזר מיוצג על-ידי הסידור מקבילים של רכיבים CPE או C עם באופן סדרתי מחובר R ו- Zdiff 33,34. המודל טים המודל ביעילות EIS spectra עבור ג'לים Au, Pd ו- Pt.
וולטמטריה ציקלית סריקות מוצגות באיור איור 8ac -8 עבור Au, Pd ו- Pt ג ' לים בהתאמה. באמצעות את קצב הסריקה mV/s קורות חיים 1, capacitances ספציפיים עבור ג'לים Au, Pd ו- Pt חושבו להיות 2.67, 7.99 ו- 5.12 F/g, ותשואות באמצעות נירות ערך µF/cm 302, זהה EIS capacitances, אזורים מסוימים משטח 8.90 , 26.63, ו- 17.07 m2/g.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td colspan="3">צמצום סוכן</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">מלח</td>
			<td>DMAB</td>
			<td>NaBH4</td>
			<td>NaHPO2</td>
		</tr>
<tr>
<td>100 מ מ</td>
			<td>100 מ מ</td>
			<td>100 מ מ</td>
		</tr>
<tr>
<td>[AuCl4] -
</td>
			<td>10 מ מ</td>
			<td>5 מ מ</td>
			<td>אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>[Pd (NH3)4] 2 +
</td>
			<td>25 מ מ</td>
			<td>5 מ מ</td>
			<td>אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>[PdCl4] 2-
</td>
			<td>25 מ מ</td>
			<td>5 מ מ</td>
			<td>50 מ מ</td>
		</tr>
<tr>
<td>[Pt (NH3)4] 2 +
</td>
			<td>אין ג'ל</td>
			<td>100 מ מ</td>
			<td>אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>[PtCl4] 2-
</td>
			<td>אין ג'ל</td>
			<td>100 מ מ</td>
			<td>אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>[PtCl6] 2-
</td>
			<td>25 מ מ</td>
			<td>אין ג'ל</td>
			<td>אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>[PtCl6] 2-
</td>
			<td rowspan="2">10 מ מ</td>
			<td rowspan="2">אין ג'ל</td>
			<td rowspan="2">אין ג'ל</td>
		</tr>
<tr>
<td>50% EtOH</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1. ריכוז סף עבור ג'ל היווצרות עבור צירופים שונים של צמצום סוכנים וסוג מלח. לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig1.jpg"> איור 1. המנגנון המוצע היווצרות ג'ל מתכת אצילה. סינתזה ההכנסות באמצעות התגרענות הראשונית (א) של חלקיקים, צמיחה מהירה (ב) של חלקיקים, (ג) עיבוי בינוי של חלקיקים עקב מימן גז האבולוציה, פיוז'ן (ד) של חלקיקים, ועוד סוף סוף (ה) על פני השטח וצמצום אנרגיה חופשית, equilibration של הג'ל שנוצר. לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig2.jpg"> איור 2- (א), (ב) פלדיום וזהב aerogels פלטינה (ג) צפים על המים. ששינה מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig3.jpg"> איור 3- מתכת אצילה סינתזה ג'ל על פני מגוון של ריכוזי מלח מימין לשמאל של 100, 50, 25, 10 ו- 5 מ מ. (א) [AuCl4]– מופחת עם 100 מ מ DMAB. (ב) [PdCl4]2 - מופחתת עם 100 מ מ NaBH4. (ג) [PtCl6]2 - מוכן ב- 50% אתנול, מופחתת עם 100 מ מ DMAB. ששינה מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig4.jpg"> איור 4. סריקת אלקטרונים micrographs של (a)-(b), (c)-(d) פלדיום וזהב (aerogels e)-(f) פלטינה. לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig5.jpg"> איור 5. ספקטרה XRD פלטינה (למעלה), פלדיום (באמצע) של זהב (למטה) aerogels. ששינה מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig6.jpg"> איור 6- חנקן ספיחה-desorption isotherms, הפצה גודל הנקבוביות עם נפח נקבוביות המצטברת עבור (a)-(b), (c)-(d) פלדיום וזהב (aerogels e)-(f) פלטינה. לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig7.jpg"> איור 7. (א) עכבה אלקטרוכימי spectra עבור זהב, פלדיום, ג'לים פלטינה הופיעה 0.5 M אשלגן כלורי vs Ag/AgCl הפניה אלקטרודה. (א) (פנימי) בתדרים נמוכים EIS ספקטרה מ (א). (ב) קיבול ספציפיים (Csp) עבור ג'לים שמחושבים ספקטרה EIS בתדר נמוך ב (א). (ב) (פנימי) בתדר נמוך Csp ערכים. (ג) RLC מצויד מודל קו תמסורת (טים) עבור EIS ספקטרה. לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57875/57875fig8.jpg"> איור 8. וולטמטריה ציקלית בקצבי סריקה של 50, 25, 10, 5, ו- mV/s 1 (א) זהב, פלדיום (ב) של ג'לים פלטינה (ג). מתח חלונות הם (a)-0.2 V 0.2 V ולאחר (b)-(c) 0.1 V 0.4 V (לעומת Ag/AgCl). לשכפל מהפניית 24 בעלי הרשאה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57875/57875fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction at JoVE.com

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

שיטה מהירה סינתזה Au, Pd ו- Pt Aerogels באמצעות הפחתת המבוסס על פתרון ישיר

שיטת סינתזה המבוסס על פתרון הפחתה מהירה, ישיר כדי לקבל aerogels Au, Pd ו- Pt מוצג.

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

a-rapid-synthesis-method-for-au-pd-pt-aerogels-via-direct-solution

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.6K Views.  United States Military Academy, West Point. שיטת סינתזה המבוסס על פתרון הפחתה מהירה, ישיר כדי לקבל aerogels Au, Pd ו- Pt מוצג.

Video: A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The procedure requires 15-20 min of preparation time, during which a liquid precursor mixture is prepared and poured into wells of a metal mold that is placed between the platens of a hydraulic hot press, followed by several hours of processing within the hot press. The precursor solution consists of a 1.0:12.0:3.6:3.5 x 10-3 molar ratio of tetramethylorthosilicate (TMOS):methanol:water:ammonia. In each well of the mold, a porous silica sol-gel matrix forms. As the temperature of the mold and its contents is increased, the pressure within the mold rises. After the temperature/pressure conditions surpass the supercritical point for the solvent within the pores of the matrix (in this case, a methanol/water mixture), the supercritical fluid is released, and monolithic aerogel remains within the wells of the mold. With the mold used in this procedure, cylindrical monoliths of 2.2 cm diameter and 1.9 cm height are produced. Aerogels formed by this rapid method have comparable properties (low bulk and skeletal density, high surface area, mesoporous morphology) to those prepared by other methods that involve either additional reaction steps or solvent extractions (lengthier processes that generate more chemical waste).The rapid supercritical extraction method can also be applied to the fabrication of aerogels based on other precursor recipes.

This article describes a rapid supercritical extraction method for fabricating silica aerogels. By utilizing a confined mold and hydraulic hot press, monolithic aerogels can be made in eight hours or less.

הכנת מונוליתים Aerogel סיליקה באמצעות ראפיד סופר קריטי חילוץ שיטה

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are demonstrated here. The catalyst forms a substitutional solid solution structure, with a small and uniform particle size around 2 nm. This is realized by careful control over the impregnation, calcination, and reduction steps during catalyst preparation and is identified by advanced in situ synchrotron techniques. The catalyst propane dehydrogenation performance continuously improves with increasing Cu:Pt atomic ratio.

A convenient method for the synthesis of 2 nm supported bimetallic nanoparticle Pt-Cu catalysts for propane dehydrogenation is reported here. In situ synchrotron X-ray techniques allow for the determination of the catalyst structure, which is typically unobtainable using laboratory instruments.

סינתזה ובדיקה של Pt-Cu נתמך פתרון מוצק Nanoparticle זרזים עבור פרופ &#39;Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.

כור זרימה רציפה Photocatalytic לתצהיר בדיוק מבוקרת של חלקיקים מתכתיים

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often result in fragile aerogels with poor shape control. The use of carboxymethylated cellulose nanofibers (CNFs) to form a covalently bonded hydrogel allows for the reduction of metal ions such as palladium on the CNFs with control over both nanostructure and macroscopic aerogel monolith shape after supercritical drying. Crosslinking the carboxymethylated cellulose nanofibers is achieved using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) in the presence of ethylenediamine. The CNF hydrogels maintain their shape throughout synthesis steps including covalent crosslinking, equilibration with precursor ions, metal reduction with high concentration reducing agent, rinsing in water, ethanol solvent exchange, and CO2 supercritical drying. Varying the precursor palladium ion concentration allows for control over the metal content in the final aerogel composite through a direct ion chemical reduction rather than relying on the relatively slow coalescence of pre-formed nanoparticles used in other sol-gel techniques. With diffusion as the basis to introduce and remove chemical species into and out of the hydrogel, this method is suitable for smaller bulk geometries and thin films. Characterization of the cellulose nanofiber-palladium composite aerogels with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, thermal gravimetric analysis, nitrogen gas adsorption, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry indicates a high surface area, metallized palladium porous structure.

A synthesis method for cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented.The resulting composite aerogel materials offer potential for catalysis, sensing, and hydrogen gas storage applications.

שיטת הסינתזה של הננו-סיבים תאית ביותבניות פלדיום מרוכבים

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often ...

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

הפקדת המשטרה על הננו-מפלסי על ידי משטח פלשני הריגוש

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

A Salt-Templated Synthesis Method for Porous Platinum-based Macrobeams and Macrotubes

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed by rinsing and supercritical drying steps, often resulting in mechanically fragile materials. Here, a method to synthesize nanostructured porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section from insoluble salt needle templates is presented. The combination of oppositely charged platinum, palladium, and copper square planar ions results in the rapid formation of insoluble salt needles. Depending on the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template and the choice of chemical reducing agent, either macrotubes or macrobeams form with a porous nanostructure comprised of either fused nanoparticles or nanofibrils. Elemental composition of the macrotubes and macrobeams, determined with x-ray diffractometry and x-ray photoelectron spectroscopy, is controlled by the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template. Macrotubes and macrobeams may be pressed into free standing films, and the electrochemically active surface area is determined with electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. This synthesis method demonstrates a simple, relatively fast approach to achieve high-surface area platinum-based macrotubes and macrobeams with tunable nanostructure and elemental composition that may be pressed into free-standing films with no required binding materials.

A synthesis method to obtain porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section through chemical reduction of insoluble salt-needle templates is presented.

שיטת סינתזה בתבנית מלח עבור מק'בים מקרו-צינורות מבוססי פלטינה נקבוביים

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

הכנת חלקיקי כסף-פלדיום לסגסוגת עבור קטליזה פלסמונית תחת תאורת אור גלוי

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid supercritical extraction method, large silica aerogel monolith (10 cm x 11 cm x 1.5 cm) can be fabricated in about 10 h. Dyes incorporated into the precursor mixture result in yellow-, pink- and orange-tinged aerogels. Text, patterns, and images can be etched onto the surface (or surfaces) of the aerogel monolith without damaging the bulk structure. The laser engraver can be used to cut shapes from the aerogel and form colorful mosaics.

This protocol describes a method for etching text, patterns, and images onto the surface of silica aerogel monoliths in native and dyed form and assembling the aerogels into mosaic designs.

סיליקה אירוג'ל משופרת מבחינה אסתטית באמצעות שילוב של תחריט לייזר וצבעים

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid ...

Engineering

Catalytic Reactions at Amine-Stabilized and Ligand-Free Platinum Nanoparticles Supported on Titania During Hydrogenation of Alkenes and Aldehydes

Ligands like amines are used in the colloidal synthesis approach to protect platinum nanoparticles (Pt NP&#39;s) from agglomeration. Normally, ligands like amines are removed by diverse pre-treatment procedures before use in heterogeneous catalysis as amines are considered as a catalyst poison. However, a possible beneficial influence of these surface modifiers on hydrogenation reactions, which is known from spectator species on metal surfaces, is often neglected.
Therefore, amine-stabilized Pt nanoparticles supported by titania (P25) were used without any pre-treatment in order to elucidate a possible influence of the ligand in liquid phase hydrogenation reactions. The catalytic activity of amine-stabilized Pt nanoparticles of two different sizes was investigated in a double-walled stirring tank reactor at 69 &#176;C to 130 &#176;C and 1 atm hydrogen pressure. The conversion of cyclohexene to cyclohexane was determined by gas chromatography (GC) and was compared to ligand-free Pt particles. All catalysts were checked before and after reaction by transmission electron spectroscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for possible changes in size, shape, and ligand shell. The hydrogenation of cyclohexene in liquid phase revealed a higher conversion for amine-stabilized Pt nanoparticles on titania than the ligand-free particles. The hydrogenation of 5-methylfurfural (5-MF) was chosen for a further test reaction, since the hydrogenation of &#945;, &#946;-unsaturated aldehydes is more complex and exhibits various reaction paths. However, XPS and infrared spectroscopy (IR) proved that 5-MF acts as catalyst poison at the given reaction conditions.

This protocol shows a convenient method for comparing the catalytic properties of supported platinum catalysts, synthesized by deposition of nanosized colloids or by impregnation. The hydrogenation of cyclohexene serves as a model reaction to determine the catalytic activity of the catalysts.

תגובות קטליטיות בננו-חלקיקי פלטינה מיוצבים באמין וללא ליגנד הנתמכים על טיטניה במהלך הידרוגנציה של אלקנים ואלדהידים

Ligands like amines are used in the colloidal synthesis approach to protect platinum nanoparticles (Pt NP&#39;s) from agglomeration. Normally, ligands ...