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. Sintesi di Silica-incapsulati Monometallic o bimetallico Metal Oxide nanoparticelle <ol><li> Preparare la microemulsione inversa <ol><li> Aggiungere 240 ml di n-eptano anidro per un ambiente pulito, essiccato 1 L pallone a fondo tondo (RBF) contenente una ancoretta magnetica essiccato mediante un cilindro pulito, essiccato graduata. </li><li> Aggiungere 54 ml di poliossietilene (4) lauril etere per il n-eptano sotto costante agitazione. Nota: A causa della elevata viscosità e bassa tensione superficiale di questo tensioattivo, un pulito, asciutto siringa da 60 ml deve essere utilizzato per ottenere volumi precisi anziché un cilindro graduato. </li><li> Aggiungere 7,8 ml di ultrapura, deionizzata (DI) sotto costante agitazione con una pipetta. Sigillare la RBF con un tappo di gomma e cera Parafilm. Lasciate che la RME mescolare per almeno 10 minuti. </li><li> Aggiungere 0,1 a 0,5 ml di grado reagente NH 4 OH all&#39;emulsione se si desidera ridurre il tempo di idrolisi. Nota: alcuni precursori alcossido metallo idroLyze lentamente a pH neutro. Lasciate che la RME mescolare per almeno altri 10 minuti dopo l&#39;aggiunta di NH 4 OH. Come esempio rappresentativo, aggiungendo 0,5 ml di NH 4 OH è raccomandato per sintesi coinvolgono titanio (IV) isopropossido. </li></ol></li><li> Preparare un precursore alcossido metallico, alcool, e n-eptano soluzione <ol><li> Collegare un ambiente pulito, forno a secco 250 ml RBF ad una linea Schlenk e un getto di azoto. In alternativa, inserire il pulito, forno secco 250 ml RBF in un cassetto portaoggetti azoto secco. </li><li> Aggiungere 12 ml di 5% w / v tungsteno isopropossido (OMPI) in isopropanolo con una siringa asciutta. In questa fase, altri alcossidi metallici possono anche essere aggiunti, come il tantalio (V) isopropossido (Taipo), molibdeno (V) isopropossido (MoIPO), niobio (V) isopropossido (NbIPO), titanio (IV) isopropossido (TiIPO), nichel (II) methoxyethoxide (NiMEO), cobalto (II) isopropossido (Coipo), etc. Nota: alcossidi metallici possono essere acquistati commercialmente o sintetizzati con l&#39;aggiunta di un anidronoi alcol al corrispondente sale cloruro metallico utilizzando una linea Schlenk come descritto altrove. (Attenzione: metallo sintesi alcossido dalle versioni cloruro di metallo gassoso HCl e deve essere eseguita in una cappa ben ventilata) 27 </li><li> Utilizzando un pulito, cannula essiccato, trasferire 120 ml di n-eptano anidro al RBF 250 ml contenente la soluzione di alcossido metallico </li></ol></li><li> Utilizzando un pulito, cannula essiccato, trasferire la soluzione metallo alcossido-alcool-n-eptano in RME sotto costante agitazione nell&#39;arco di 10 min. Nota: Per alcossidi metallici che reagiscono violentemente con l&#39;acqua, come il tellurio (IV) isopropossido, è necessario un tasso di drop-saggio molto più lento di aggiunta. La soluzione finale deve essere otticamente chiaro indipendentemente precursore alcossido metallico utilizzato, ma può essere vari colori a seconda delle alcossidi metallici utilizzati e le loro stati di ossidazione. Notiamo che se l&#39;emulsione è trasparente o traslucido dipende dalla dimensione delle particellementre il colore dipende stato di ossidazione del metallo. </li><li> Dopo 4 ore, utilizzare una siringa per iniettare asciutta 1,4 ml di grado reagente NH 4 OH nella goccia a goccia soluzione. Quindi, utilizzando un altro, la siringa asciutto e pulito, iniettare 1,2 ml di grado reagente tetraetilortosilicato (TEOS) goccia a goccia. Nota: idrossido di sodio (NaOH) non deve essere utilizzato in quanto può portare a densificazione dei gusci di silice durante carburazione / nitrurazione e causare impurità sodio nel reticolo delle nanoparticelle finali. NH 4 OH residuo dall&#39;altro decompone comodamente durante i trattamenti termici. </li><li> Dopo 16,5 ore, rimuovere il tappo di gomma e utilizzare un pulito, asciutto cilindro graduato aggiungere 300 ml di metanolo alla soluzione sotto costante agitazione. </li><li> Dopo 10 minuti di agitazione, rimuovere la ancoretta e consentire la soluzione di stabilirsi. Nota: Ci saranno due fasi liquide presenti: una fase superiore ricca di eptano e una fase inferiore ricca di metanolo. Il metallo o silice incapsulatonanoparticelle Xide, designate come SiO 2 / MO x sedimenta sul fondo del pallone dalla fase inferiore. </li><li> Dopo 1 ora, decantare la fase liquida in un contenitore per rifiuti organici e raccogliere la fase solida SiO 2 / MO x 50 ml in provette pulite. Nota: se si utilizzano tubi di polipropilene o polistirolo centrifuga, il precipitante non può essere immagazzinato a lungo termine in questo stato come eptano residua lentamente sciogliere il tubo da centrifuga, provocando la allungare. Inoltre, residuo NH 4 OH e TEOS possono causare il SiO 2 per continuare a crescere al di là di ciò che è stato desiderato. </li><li> Centrifugare il SiO 2 / MO fase x a 2.056 xg per 5 minuti, poi decantare il surnatante in un contenitore per rifiuti organici. </li><li> Aggiungere 10-30 ml di acetone per ogni 50 ml di tubo di centrifuga, disperdere la polvere nel acetone da agitazione o sonicating. Questo aiuta a rimuovere l&#39;eccesso di tensioattivi prima calcinazione. </li><li> Centrifuge la miscela di acetone e x SiO 2 / MO a 4.626 xg per 10 min e poi decantare il surnatante in un contenitore per rifiuti organici. Lasciare che il SiO 2 / MO x gel per asciugare tutta la notte. </li></ol> 2. Trattamento Termico della polvere sintetizzato Dichiarazione Precauzioni: idrogeno, metano, ammoniaca e gas sono estremamente infiammabili. Gas ammoniaca è tossica. Un accurato controllo tenuta deve essere eseguita prima di tutti i trattamenti termici, i trattamenti e deve essere eseguita in forno quarzo tubolare conservato in una cappa aspirante ben ventilato con un gorgogliatore di olio presso l&#39;uscita del gas. Tutte le bombole di gas devono essere dotati di tagliafiamma e conservati lontano dal forno. Se richiesto da norme di legge o istituzionali, gas di ammoniaca in eccesso deve gorgogliare attraverso un grande volume di acqua e sia scartato come rifiuto base o neutralizzato in una soluzione di cloruro di ammonio con un pH 7 HCl. <ol><li> Calcinazione del SiO 2 / MO x powder in aria <ol><li> Crush the essiccato SiO 2 / MO x gel in una polvere fine con un ancoretta vetro o mortaio e pestello. Mettere la polvere in barche crogiolo di allumina e del carico in un forno di quarzo-tubo. </li><li> Utilizzando un / min velocità di riscaldamento di 2 ° C, calcinare il SiO 2 / MO x polvere sotto 100 SCCM di aria a 450 ° C per 1 ora. Ciò elimina qualsiasi tensioattivo residuo e aumenta anche la microporosità dei gusci di silice. Dopo che il forno si è raffreddato, rimuovere le calcinati SiO 2 / MO x polveri e conservare in condizioni ambientali. </li></ol></li><li> Carburazione del SiO 2 / MO x polvere in metano / atmosfera di idrogeno <ol><li> Caricare il calcinata SiO 2 / MO x polvere in un smaltato allumina barca crogiolo e posto in un forno di quarzo-tubo. Lavare il forno quarzo tubo con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;ossigeno. Eseguire un controllo delle perdite a spruzzo tutti i giunti con acqua saponata. </li><li> Utilizzando un2 ° C / min velocità di riscaldamento, carburare il SiO 2 / MO x polvere sotto 120 sccm di idrogeno e 33 sccm di metano a 850 ° C per 4 ore per formare SiO 2 / MC x. </li><li> Dopo 4 ore, fermare il flusso di metano e tenere la polvere a 850 ° C per 1 ora a soli 120 sccm di idrogeno per pulire qualsiasi carbonio superficiale eccesso. </li><li> Lasciare raffreddare il forno lentamente a temperatura ambiente inferiore a 120 sccm di idrogeno. Poi, lavare il forno con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;idrogeno. </li><li> Flusso 95 sccm di azoto e 5 SCCM di aria sopra la polvere per 3 ore a passivarsi lentamente i carburi prima esposizione all&#39;aria. </li><li> Rimuovere il SiO 2 / MC x polvere dal forno e conservare in un essiccatore sotto vuoto o in un cassetto portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine delle nanoparticelle carburo metallico nell&#39;aria. </li></ol></li><li> Nitrurazione del SiO 2 / MO x polvere in atmosfera di ammoniaca <ol><li> Load la calcinata SiO 2 / MO x polvere in una barca crogiolo di allumina e posto in un forno di quarzo-tubo. </li><li> Lavare il forno quarzo tubo con azoto per almeno 30 minuti per eliminare l&#39;ossigeno. </li><li> Utilizzo di un / min velocità di riscaldamento di 2 ° C, nitridize il SiO 2 / MO x polvere sotto 100 SCCM di ammoniaca a 800 ° C per 4 ore per formare SiO 2 / MN x. </li><li> Lasciare raffreddare il forno lentamente a temperatura ambiente. Poi, lavare il forno con azoto per almeno 30 minuti per rimuovere l&#39;ammoniaca. </li><li> Flusso 95 sccm di azoto e 5 SCCM di aria sopra la polvere per 3 ore a passivarsi lentamente i nitruri prima esposizione all&#39;aria. </li><li> Rimuovere il SiO 2 / MN x polvere dal forno e conservare in un essiccatore sotto vuoto o in un cassetto portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine delle nanoparticelle di nitruro di metallo in aria. </li></ol></li></ol> 3. Rimozione delle Conchiglie di silice e Sostenere il Nanoparticelle Attenzione Dichiarazione: bifluoruro ammonio (ABF) è altamente tossico. Esso deve essere maneggiato solo in una cappa ben ventilata utilizzando un equipaggiamento di protezione individuale, compresi guanti di gomma butilica, una visiera e un camice HF-resistente con maniche HF-resistente. Vetro e metallo attrezzature di laboratorio dovrebbero mai essere utilizzati quando si maneggiano ABF. <ol><li> Silice Scioglimento in ammonio Bifluoruro per acidi stabili Carburi metallici e Nitruri (come il WC e W 2 N) <ol><li> Pesare 200 mg di SiO 2 / MC x o SiO 2 / MN x e mettere in un contenitore di polipropilene sigillabile 30 ml con ancoretta magnetica rivestita in teflon. </li><li> Se si desidera supportare le nanoparticelle su un supporto del catalizzatore un&#39;area superficiale elevata, come nerofumo o nanotubi di carbonio, pesare il materiale e aggiungerlo al contenitore sigillabile polipropilene. Nota: La massa pesata dipenderà dal carico desiderato di nanoparticelle su The supporto. Per supporti catalitici che non sono stabili in ABF, come allumina, il supporto può essere aggiunto dopo la silice è stato rimosso e il ABF viene neutralizzata. Se non viene aggiunto alcun supporto, si otterrà un nanodispersione. </li><li> Aggiungere 20 ml di acqua deionizzata ultrapura e iniziare la miscelazione per formare una sospensione. In alternativa, aggiungere 20 ml del 20% in peso soluzione pre-made ABF. </li><li> Pesare 5 g di ABF e poi aggiungere al composto mescolando. Una volta aggiunto, sigillare il contenitore in polipropilene. Nota: dissoluzione di ABF in acqua è endotermica, quindi la temperatura della soluzione cadrà. </li><li> Per garantire la completa dissoluzione della silice e buona dispersione delle nanoparticelle sul supporto del catalizzatore, fermare la reazione dopo 16 ore con l&#39;aggiunta di grado reagente NH 4 OH goccia a goccia per neutralizzare la soluzione ABF ad un pH di 6-7. Attenzione: questa reazione è esotermica. </li><li> Svuotare la miscela neutralizzata in una provetta da centrifuga e centrifugare a 2056 xg per 10 min. </li><li> Svuotare il supernatant in un contenitore per rifiuti alcalino (per garantire la neutralizzazione totale) e la polvere redisperse catalizzatore in 20 ml di acqua ultrapura DI. </li><li> Centrifugare a 4626 xg per 10 minuti, scartare il surnatante, e fare un finale di 20 ml di acqua deionizzata di risciacquo. Fino a 12.850 xg può essere richiesto per le nanoparticelle non supportati. </li><li> Essiccare la polvere sotto vuoto e quindi memorizzare in un essiccatore sotto vuoto o un vano portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine dei carburi metallici o nitruro nanoparticelle. </li></ol></li><li> Silice Scioglimento in idrossido di sodio per Carburi alcalini-Stabile e Nitruri (come TaC e Ta 3 N 5) <ol><li> Pesare 200 mg di SiO 2 / MC x o SiO 2 / MN x e mettere in un bicchiere RBF 50 ml con ancoretta magnetica. Pesare e aggiungere un supporto del catalizzatore, se desiderato. </li><li> Aggiungere 30 ml di almeno 0,1 M soluzione acquosa di NaOH. Fissare un condensatore per la RBF o sigillare con un tappo di gomma e cera Parafilm. </li><li> Riscaldare a 60 ° C sotto agitazione costante per 16 ore. Dopo raffreddamento, centrifugare la soluzione a 2.056 xg per 10 min. </li><li> Svuotare il surnatante in un contenitore per rifiuti alcalina e redisperse la polvere catalizzatore in 20 ml di acqua ultrapura DI. </li><li> Centrifugare a 4626 xg per 10 minuti, scartare il surnatante, e fare un finale di 20 ml di acqua deionizzata di risciacquo. Fino a 12.850 xg può essere richiesto per le nanoparticelle non supportati. </li><li> Essiccare la polvere sotto vuoto e quindi memorizzare in un essiccatore sotto vuoto o un vano portaoggetti azoto secco per impedire l&#39;ossidazione bulk-lungo termine dei carburi metallici o nitruro nanoparticelle. </li></ol></li></ol>

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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.

Una procedura per la sintesi non sinterizzato, metallo terminato carburo di metalli di transizione e di nitruro di nanoparticelle con dimensioni e struttura sintonizzabili è presentato qui 26 gradini critici nel metodo includono:. Utilizzando un RBF privo di umidità per contenere il precursore alcossido metallo diluito, evitando metallo alcalino impurità durante tutte le fasi, precipitare il RME con metanolo in eccesso rispetto a acetone o isopropanolo, eseguendo un controllo delle perdite adeguata prima c...

Carburi metallici presto transizione (PTM) sono a basso costo, i materiali di terra-abbondante che presentano elevata stabilità termica e elettrochimica, nonché attività catalitiche uniche. 1-3 In particolare, carburo di tungsteno (WC) e di molibdeno carburo (Mo 2 C) hanno stata ampiamente studiata per le loro somiglianze catalitiche ai metalli del gruppo del platino (PGM). 4,5 Grazie a queste proprietà favorevoli, PTM sono stati individuati come candidati per la sostituzione di costosi catalizzatori PGM emergenti tecnologie di energia rinnovabili, come conversione della biomassa, celle a combustibile, e elettrolizzatori. 6,7 Per massimizzare attività catalitica, catalizzatori commerciali sono quasi sempre formulati come nanoparticelle ultrasmall (diametro &lt;10 nm) dispersi su un supporto ad elevata area superficiale, come il nerofumo. 8 Tuttavia, la sintesi di PTM richiede temperature superiori a ~ 700 ° C. Ciò causa un forte sinterizzazione del nanoparticles (NP), l&#39;eccesso di deposizione di carbonio superficiale (coke), e il degrado supporto termico. Sia sinterizzazione delle particelle e sostegno degrado portare ad una diminuzione delle superfici dei materiali. Eccesso di impurità superficie di deposizione blocchi di metallo siti attivi, che ha dimostrato di ridurre notevolmente o in alcuni casi eliminare completamente l&#39;attività catalitica del PTM. 9,10 Come tale, lo studio fondamentale di TMC reattività è prevalentemente eseguito su microparticelle bulk o film sottili con finemente controllato superfici piuttosto che in alto Superficie nanomateriali TMC. Molti metodi sono stati sviluppati per sintetizzare TMC NP, ma questi metodi non sono adatti per la sintesi cataliticamente attivi TMC NP. Tradizionali tecniche di impregnazione bagnate utilizzano soluzioni saline metalliche impregnati su un supporto ad elevata area superficiale. Per riscaldamento, i metodi di impregnazione bagnate possono esporre il supporto del catalizzatore a condizioni cementazione distruttivi che portano a sostenere la degradazione. Inoltre, sinterizzazione cun essere mitigati solo a basse wt% carichi del metallo sul supporto, e non è neppure possibile sintetizzare nanopolveri TMC non supportati mediante impregnazione a umido. Diversi nuovi metodi implicano mescolando un precursore di metallo con un precursore di carbonio e applicando tecniche di riscaldamento convenzionali e non. 11-18 carbonica in eccesso viene usato per prevenire sinterizzazione, ma questo eccesso risultati carbonio carbonio vasta superficie, rendendo questi materiali non adatti per applicazioni catalitiche. A causa di queste sfide sintetici, PTM sono tradizionalmente stati studiati come co-catalizzatori 11 per MGP, supporti catalizzatore per MGP, 19-22 o supporti per monostrati PGM attivi. 23-25 ​​Il metodo presentato qui offre la capacità di sintetizzare entrambi non sinterizzato e metallo-terminati TMC NP così come metallo di transizione nitruro (TMN) NP con dimensioni regolabili, fasi cristalline e composizione metallica. 26 Il metodo presentato offre anche l&#39;abilità di ottenere TMC o TMN nanodispersioni o depositare i TMC e TMN NP su una area di supporto del catalizzatore superficiale a temperatura ambiente, attenuando così la degradazione supporto termico. Questo metodo è quindi adatto per applicazioni catalitiche autonome di TMC e TMN NP, lo sviluppo di tecnologie avanzate multimetallic TMC e TMN NP, o altre applicazioni che richiedono dimensioni delle particelle finemente controllata e superfici. 26 Il metodo presentato qui utilizza un protocollo di tre fasi di sintetizzare TMC e TMN NP. Nella prima fase, una microemulsione inversa (RME) è utilizzato per ossido cappotto presto metallo di transizione (TMO) NPS nanosfere di silice. L&#39;emulsione viene preparata disperdendo gocce d&#39;acqua in un mezzo non polare utilizzando un tensioattivo non ionico commerciale. Il TMO NP di silice-incapsulato vengono poi sottoposti a uno carburazione o trattamenti termici nitridizing. Qui, la silice impedisce sinterizzazione di particelle ad alta temperatura, consentendo gas reattivi di diffondersi a tegli TMO NP e convertirli in TMC o TMN NP. Nella fase finale, i gusci di silice vengono rimossi utilizzando trattamento acido o alcalino per ottenere TMC o TMN nanodispersioni che possono essere disperse su un supporto ad elevata area superficiale, come il nerofumo.

<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 microemulsione inversa viene utilizzato per incapsulare presto metallo di transizione nanoparticelle di ossido di monometallici o bimetallico in guscio di silice microporosa. Le nanoparticelle di ossido di metallo di silice incapsulato vengono poi cementato in atmosfera di metano / idrogeno a temperature superiori a 800 ° C per formare transizione presto nanoparticelle di metallo duro metallo silice incapsulato. Durante il processo di cementazione, i gusci di silice impediscono la sinterizzazione di nanoparticelle carburo adiacenti evitando anche la deposizione di carbonio superficiale eccesso. In alternativa, le nanoparticelle di ossido di metallo-silice incapsulate possono essere nitridized in atmosfera di ammoniaca a temperature superiori a 800 ° C per formare transizione precoce nanoparticelle di nitruro di metallo-silice incapsulato. Regolando i parametri inversa microemulsione, lo spessore dei gusci di silice, e le condizioni di carburazione / nitrurazione, i metalli di transizione carburo o nitruro nanoparticelle possono essere adattati alle diverse dimensioni, composizioni, unfasi cristalline nd. Dopo cementazione o nitrurazione, i gusci di silice vengono poi rimossi utilizzando una camera a temperatura soluzione acquosa bifluoruro ammonio o una soluzione 0,1 M di NaOH al 0,5 a 40-60 ° C. Mentre i gusci di silice stanno dissolvendo, un elevato supporto superficie, come il nero di carbonio, può essere aggiunto a queste soluzioni per ottenere transizione anticipata carburo metallico o nitruro nanoparticelle supportate. Se viene aggiunto alcun supporto ad elevata area superficiale, quindi le nanoparticelle possono essere memorizzati come nanodispersione o centrifugati per ottenere un nanopowder.

Nella prima fase del protocollo, l&#39;obiettivo è quello di incapsulare il monometallico o ossido di metallo di transizione bimetallico (TMO) NP entro sfere di silice microporosa. La Figura 1 mostra le immagini scattate di sintesi rappresentative, prima e dopo la precipitazione con metanolo. Due risultati morfologici riproducibili sono stati osservati durante questo passo che sembra dipendere metalli utilizzati nella sintesi: NP TMO possono essere singolarmente rivestite con una sfera...

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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.

Reverse Sintesi Microemulsione mediata di Monometallic e bimetallico precoce transizione metallo carburo e nitruro di nanoparticelle

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 Views.  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.

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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.

Antitumorali metallo Complessi: Sintesi e citotossicità valutazione da parte del saggio MTT

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

Ricerca

Chimica

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.

Sintesi e caratterizzazione di funzionalizzato metallo-organici quadri

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.

Sintesi senza metallo di Ynones da Acyl Cloruri e Potassio Alkynyltrifluoroborate Sali

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.

Sintesi, Caratterizzazione, e funzionalizzazione di ibrida UA / CdS e Au / ZnS core / shell nanoparticelle

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.

Sintesi e caratterizzazione di prestazioni di catalizzatore singolo atomo del metallo di transizione per elettrochimica CO2 riduzione

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.

Ligando-mediata di nucleazione e crescita di nanoparticelle metalliche Palladium

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.

Sintesi di nanoparticelle bimetalliche Pt/Sn-basato in liquidi ionici

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.

Sali fusi sintesi di nanoparticelle di ossido di metallo complesso

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.

Sintesi e caratterizzazione delle nanoparticelle d'oro dell'anfifile

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.

Un'eteroarylazione diretta a microonde di chetoni utilizzando la catalisi metallica di transizione

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